技術文章
機器視覺光源的選擇
日期：2019-06-22
來源：J9九游会中国
在機器視覺檢測係統中，光源的選擇會直接影響輸入數據的質量和應用效果，對整體的產品檢測水平起到十分關鍵的作用。由於機器視覺檢測沒有通用的照明設備，因而就需要根據客戶提供的樣品進行打光，針對性確定光源的型號種類，在進行下一步聯機調試。對於光源的選擇應考慮以下幾個特性：
一、亮度。在兩種光源中選擇時，最佳的選擇是更亮的那個。
當光源不夠亮時，可能有三種不好的情況會出現：
第一，相機的信噪比不夠;由於光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現噪聲的可能性也隨即增大。
第二，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。
第三，當光源的亮度不夠的時候，自然光等隨機光對係統的影響會最大。
二、光源均勻性。不均勻的光會造成不均勻的反射。均勻關係到三個方麵。
1.對於視野，在攝像頭視野範圍部分應該是均勻的。簡單的說，圖像中暗的區域就是缺少反射光，而亮點就是此處反射太強了。
2.不均勻的光會使視野範圍內部分區域的光比其他區域多。從而造成物體表麵反射不均勻(假設物體表麵的對光的反射是相同的)。
3.均勻的光源會補償物體表麵的角度變化，即使物體表麵的幾何形狀不同，光源在各部分的反射也是均勻的。
三、光譜特征。光源的顏色及測量物體表麵的顏色決定了反射到攝像頭的光能的大小及波長。白光或某種特殊的光譜在提取其他顏色的特征信息時可能使比較重要的因素。當分析多顏色特征的時候，選擇光源的時候，色溫是一個比較重要的因素。
四、對比度。對比度對機器視覺來說非常重要。機器視覺應用的照明的最重要的任務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生最大的對比度，從而易於特征的區分。對比度定義為在特征與其周圍的區域之間有足夠的灰度量區別。好的照明應該能夠保證需要檢測的特征突出於其他背景。
五、效率。有些光源效率很高，相對於能量的消耗，其散發出更加多的光能，例如熒光燈。而鎢燈，產生相當多的熱量，能量消耗也很大。效率不高的光源產生局部過熱，浪費很多。一般光源的溫度越高，其壽命就會縮短，其消耗的能量就相對較高。
六、壽命特性。光源一般需要持續使用。為使圖像處理保持一致的精確，視覺係統必須保證長時間獲得穩定一致的圖像。
合適的光源能為圖像采集係統提供穩定的、高對比度的圖像，進一步提升檢測精度，降低誤檢、漏檢率，因此對於光源的選擇就需要十分重視，充分考慮光源的各個特性，合理選擇。
當光源不夠亮時，可能有三種不好的情況會出現：
第一，相機的信噪比不夠;由於光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現噪聲的可能性也隨即增大。
第二，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。
第三，當光源的亮度不夠的時候，自然光等隨機光對係統的影響會最大。
二、光源均勻性。不均勻的光會造成不均勻的反射。均勻關係到三個方麵。
1.對於視野，在攝像頭視野範圍部分應該是均勻的。簡單的說，圖像中暗的區域就是缺少反射光，而亮點就是此處反射太強了。
2.不均勻的光會使視野範圍內部分區域的光比其他區域多。從而造成物體表麵反射不均勻(假設物體表麵的對光的反射是相同的)。
3.均勻的光源會補償物體表麵的角度變化，即使物體表麵的幾何形狀不同，光源在各部分的反射也是均勻的。
三、光譜特征。光源的顏色及測量物體表麵的顏色決定了反射到攝像頭的光能的大小及波長。白光或某種特殊的光譜在提取其他顏色的特征信息時可能使比較重要的因素。當分析多顏色特征的時候，選擇光源的時候，色溫是一個比較重要的因素。
四、對比度。對比度對機器視覺來說非常重要。機器視覺應用的照明的最重要的任務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生最大的對比度，從而易於特征的區分。對比度定義為在特征與其周圍的區域之間有足夠的灰度量區別。好的照明應該能夠保證需要檢測的特征突出於其他背景。
五、效率。有些光源效率很高，相對於能量的消耗，其散發出更加多的光能，例如熒光燈。而鎢燈，產生相當多的熱量，能量消耗也很大。效率不高的光源產生局部過熱，浪費很多。一般光源的溫度越高，其壽命就會縮短，其消耗的能量就相對較高。
六、壽命特性。光源一般需要持續使用。為使圖像處理保持一致的精確，視覺係統必須保證長時間獲得穩定一致的圖像。
合適的光源能為圖像采集係統提供穩定的、高對比度的圖像，進一步提升檢測精度，降低誤檢、漏檢率，因此對於光源的選擇就需要十分重視，充分考慮光源的各個特性，合理選擇。
