光源選型基本要素

光源選型基本要素：對比度：對比度對機(jī)器視覺來說非常重要。機(jī)器視覺應(yīng)用的照明的最重要的任務(wù)就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對比度，從而易于特征的區(qū)分。對比度定義為在特征與其周圍的區(qū)域之間有足夠的灰度量區(qū)別。好的照明應(yīng)該能夠保證需要檢測的特征突出于其他背景。

亮度：當(dāng)選擇兩種光源的時(shí)候，最佳的選擇是選擇更亮的那個(gè)。當(dāng)光源不夠亮?xí)r，可能有三種不好的情況會出現(xiàn)。第一，相機(jī)的信噪比不夠;由于光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。其次，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。另外，當(dāng)光源的亮度不夠的時(shí)候，自然光等隨機(jī)光對系統(tǒng)的影響會最大。

魯棒性：另一個(gè)測試好光源的方法是看光源是否對部件的位置敏感度最小。當(dāng)光源放置在攝像頭視野的不同區(qū)域或不同角度時(shí)，結(jié)果圖像應(yīng)該不會隨之變化。方向性很強(qiáng)的光源，增大了對高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的可能性，這不利于后面的特征提取。

好的光源需要能夠使你需要尋找的特征非常明顯，除了是攝像頭能夠拍攝到部件外，好的光源應(yīng)該能夠產(chǎn)生最大的對比度、亮度足夠且對部件的位置變化不敏感。光源選擇好了，剩下來的工作就容易多了。具體的光源選取方法還在于試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn):

1、環(huán)形光源

提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息;高密度LED陣列，高亮度;多種緊湊設(shè)計(jì)，節(jié)省安裝空間;解決對角照射陰影問題;可選配漫射板導(dǎo)光，光線均勻擴(kuò)散。應(yīng)用于：PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查。

2、背光源

用高密度LED陣列面提供高強(qiáng)度背光照明，能突出物體。的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。紅白兩用背光源、紅藍(lán)多用背光源，能調(diào)配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。應(yīng)用于：機(jī)械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點(diǎn)檢測，透明物體劃痕檢測等。

3、條形光源

較大方形結(jié)構(gòu)被測物的首選光源;顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合;照射角度與安裝隨意可調(diào)。應(yīng)用于：金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。

4、同軸光源 光的一致性好

可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾;部分采用分光鏡設(shè)計(jì)，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。應(yīng)用于：系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點(diǎn)定位，包裝條碼識別。

5、AOI專用光源

不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息;外加漫射板導(dǎo)光，減少反光;不同角度組合;應(yīng)用于：電路板焊錫檢測。

6、球積分光源

具有積分效果的半球面內(nèi)壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個(gè)圖像的照度十分均勻。應(yīng)用于：合于曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強(qiáng)的物體表面檢測。

7、線形光源

超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測場合。:陣相機(jī)照明專用，AOI專用。

8、點(diǎn)光源

大功率LED，體積小，發(fā)光強(qiáng)度高;光纖鹵素?zé)舻奶娲罚绕溥m合作為鏡頭的同軸光源等;高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。應(yīng)用于：適合遠(yuǎn)心鏡頭使用，用于芯片檢測，Mark點(diǎn)定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源

四邊配置條形光，每邊照明獨(dú)立可控;可根據(jù)被測物要求調(diào)整所需照明角度，適用性廣。應(yīng)用案例:CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點(diǎn)定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對位光源

對位速度快;視場大;精度高;體積小，便于檢測集成;亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。是全自動電路板印刷機(jī)對位的專用光源。

機(jī)器視覺光源的作用

機(jī)器視覺光源是機(jī)器視覺系統(tǒng)中不可或缺的一部分，它的選擇直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，所以針對每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最理想的應(yīng)用效果。

照明系統(tǒng)是機(jī)器視覺系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部分之一，直接關(guān)系到系統(tǒng)的成敗。好的打光設(shè)計(jì)能夠使我們得到一幅好的圖象，從而改善整個(gè)系統(tǒng)的分辨率，簡化軟件的運(yùn)算，而不適合的照明，則會引起很多的問題。

1、照亮目標(biāo)，提高亮度

2、用作測量的工具或參照物

3、克服環(huán)境光干擾，保證圖象穩(wěn)定性;

4、 形成有利于圖象處理的效果;

機(jī)器視覺光源的選擇

1、物體表面：如使機(jī)器視覺照明復(fù)雜化的是物體表面的變化造成的。如果所有物體表面是相同的，在解決實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候就沒有必要采用不同的光源技術(shù)了。但由于物體表面的不同，因此需要觀察視野中的物體表面，并分析光源入射的反映。

2、控制反射：如果反射光可以控制，圖像就可以控制。在涉及機(jī)器視覺應(yīng)用的光源設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的原則就是控制好哪里的光源反射到透鏡及反射的程度。機(jī)器視覺的光源設(shè)計(jì)就是對反射的研究。在視覺應(yīng)用中，當(dāng)觀測一個(gè)物體以決定需要什么樣的光源的時(shí)候，首先要弄清楚如何才能讓物體顯現(xiàn)?我如何才能應(yīng)用光源使必須的光反射到鏡頭中以獲得物體外表?

3、光源可預(yù)測：當(dāng)光源入射到物體表面的時(shí)候，光源的反映是可以預(yù)測的。光源可能被吸收或被反射。光可能被完全吸收(黑金屬材料，表面難以照亮)或者被部分吸收(造成了顏色的變化及亮度的不同)。不被吸收的光就會被反射，入射光的角度等于反射光的角度，這個(gè)科學(xué)的定律大大簡化了機(jī)器視覺光源，因?yàn)槔硐氲南攵ǖ男Ч梢酝ㄟ^控制光源而實(shí)現(xiàn)。

一幅好的圖象具備以下條件：

1. 對比度明顯，目標(biāo)與背景的邊界清晰

2. 背景盡量淡化而且均勻，不干擾圖象處理;

3. 與顏色有關(guān)的還需要顏色真實(shí)，亮度適中，不過度曝光。

4. 整體亮度均勻，整體不均勻灰度差不影響圖象處理;

審核編輯：湯梓紅