機器視覺光源

什么是機器視覺光源

在機器視覺系統中，通過適當的光源照明可以將被測物體的目標信息與背景信息區分，以獲得高品質，高對比度的圖像，從而可以降低圖像處理算法的難度，同時提高系統的精度和可靠性。

在實際項目中，圖像實際成像的效果跟光照條件有密切的關系。毫不夸張的說，它直接影響輸入數據的質量和至少30%的應用效果，因為良好的光照條件能夠取得良好的成像效果，從而有效區分目標物體和背景，減低識別的難度。

光源選型的三個技巧

技巧1 利用波長的特性

紅外光波長長，具有穿透性強的特性，紅外光可以過濾產品表面有機涂料干擾，檢測表面劃痕，也可以穿透深色口服液檢測內部雜質。

紫外光波長短，具有擴散率高以及激發熒光的特性，適用于透明物體表面Mark點定位；路由器字符檢測，該油墨對短波長紫外反射率較低；UV膠體檢測；隱形碼讀取等。

技巧2 顏色的疊加（互補色，相鄰色）

互補色：色環中對稱顏色疊加在黑白相機下呈現深色

鄰色：色環中相鄰或同種顏色疊加在黑白相機下呈現淺色

技巧3 不同材質金屬對不同波段的光源反射率不同

銅和金對于波長短的光源，反光較弱

銀和鋁在波長850nm左右反光相差最大

藍色光源能夠更好地打出銅、金、鋁之間的差異

一套完整的視覺檢測系統主要包含圖像采集部分和圖像分析部分，而圖像采集部分主要有工業相機、工業鏡頭以及機器視覺光源承擔，今天我們主要介紹機器視覺光源的相關基礎知識及選型技巧。

首先我們需要了解，機器視覺中的光源起到哪些作用

照亮目標，提高亮度；

形成有利于圖像處理的成像效果，降低系統的復雜性和對圖像處理算法的要求；

克服環境光干擾，保證圖像穩定性，提高系統的精度、效率；

通過恰當的光源照明設計，可以使圖像中的目標信息與背景信息得到最佳分離，這樣不僅大大降低圖像處理的算法難度，同時提高系統的精度和可靠性，但非常遺憾，目前沒有一個通用的機器視覺照明系統，可以應對不同的檢測要求，因此針對每個特定的案例，都需要設計適應的照明裝置，以達到最佳效果，而不合適的照明，則會引起很多問題，機器視覺光源如此重要，卻往往被很多人忽視。

目前機器視覺光源主要采用LED（發光二極管），由于其形狀自由度高，使用壽命長、響應速度快、單色性好、顏色多樣、綜合性價比高等特點在行業內廣泛應用：

形狀自由度

一個LED光源是由許多單個LED組合而成的，因而跟其他光源相比，可做成更多的形狀，更容易針對用戶的情況，設計光源的形狀和尺寸。

使用壽命長

為了使圖像處理單元得到精確的，重復性好的測量結果，照明系統必須保證相當長的時間內能夠提供穩定的圖像輸入。LED光源在連續工作10,000到30,000小時后，亮度衰減，但遠比其他型式的光源效果好。此外，用控制系統使其間斷工作，可抑制發光管發熱，壽命也將延長一倍。

響應速度快

LED發光管響應時間很短，響應時間的真正意義是能按要求保證多個光源之間或一個光源不同區域之間的工作切換，采用專用控制器給LED光源供電時，達到最大照度的時間小于10s

顏色多樣

除了光源的形狀以外，得到穩定圖像輸入的另一方面就是選擇光源的顏色。甚至相同形狀的光源，由于顏色的不同得到的圖像也會有很大的差別。實際上，如何利用光源顏色的技術特性得到最佳對比度的圖像效果一直是光源開發的主要方向。

綜合性運營成本低

選用低廉而性能沒有保證的產品，初次投資的節省很快會被日常的維護、維修費用抵消。其他光源不僅耗電是LED光源的2-10倍，而且幾乎每月就要更換，浪費了維修工程師許多寶貴的時間。而且投入使用的光源越多，在器件更換和人工方面的花費就越大，因此選用壽命長的LED光源從長遠看是很經濟的。

機器視覺照明技術基礎知識——

照射方式

選擇不同的光源，控制和調節照射到物體上的入射光的方向是機器視覺系統設計的最基本的參數，它取決于光源的類型和相對于物體放置的位置，一般來說有二種最基本的方式：直射光和漫射光，所有其它的方式都是從這二種方法中延伸出來的。

直射光：入射光基本上來自一個方向，射角小，它能投射出物體陰影；

漫射光：入射光來自多個方向，甚至于所有的方向，它不會投射出明顯的陰影。

反射方式

物體反射光線有兩種不同的反射特性：直反射和漫反射

直反射：光線的反射角等于入射角。直反射有時用途很大，有時又可能產生極強的眩耀。在大多數情況應避免鏡面反射。

漫反射：照射到物體上的光從各個方向漫散出去。在大多數實際情況下，漫散光在某個角度范圍內形成，并取決于入射光的角度。

顏色

光譜中很大的一部分電磁波譜是人眼可見的，在這個波長范圍內的電磁輻射被稱作可見光，范圍在400nm至760nm之間（有的人可以觀測到380nm-780nm），即從紫色380nm到紅色780nm。

色環就是在可見光光譜中的色彩進行排序，形成紅色連接到另一端的紫色，機器視覺種應用到色環通常包括6種不同的顏色，分為兩大類：暖色和冷色，暖色由紅色調構成，冷色來自于藍色調，通常用相反色溫的光線照射，圖像可以達到最高級別的對比度，相同色溫的光線照射，可以有效濾除，因此靈活利用色溫特性，對我們選擇光源很有幫助。

明視場和暗視場

明視場是最常用的照明方案，采用正面直射光照射形成，而暗視場主要由低角度或背光照明形成，對于不同項目檢測需求，選擇不同類型的照明方式，一般來說暗視場會使背景呈現黑暗，而被檢物體則呈現明亮。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的机器视觉光源的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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