引言
一般機器視覺系統：相機、鏡頭、光源、運動系統，本篇先來總結一下光源的相關知識。
對于機器視覺中的缺陷檢測系列，視覺工業檢測大體分為工件尺寸測量與定位，和表面缺陷檢測，及各種Logo辨別的檢測與識别等。
- 尺寸測量主要是檢測物體的長、寬、高，比較常見主要是物體的二維尺寸（寬和高）檢測。
- 表面缺陷檢測主要是物體表面局部實體或者化學性質不均勻的區域，比較常見的有金屬或者塑膠制品表面的劃痕（如：手機殼/螢幕表面的劃痕）、斑點和孔洞（如：PCB闆漏了焊點或者表面多了焊點），紙張表面的色差、髒污點、破損，紙制品表面的壓痕、凸起，玻璃等非金屬制品表面的雜質、破損、污點、平整度等。
- Logo辨別的檢測與識别，主要是Logo辨別印刷是否正确、是否完整。
視覺檢測系統基本組成主要包括圖像的擷取、圖像的處理分析、資料管理及人機互動（也有的分為相機、光源、鏡頭、圖像采集卡、視覺處理系統等五個部分）。
- 圖像的擷取子產品，硬體部分主要包括照明光源、相機、鏡頭、圖像采集卡等。
- 圖像的處理分析，軟體算法部分主要包括圖像的預處理與檢測處理，預處理對圖像資料進行加工，使我們需要的圖像特征更加明顯；檢測處理是根據圖像特征對損傷、尺寸進行檢測。
- 資料管理及人機互動，對于檢測到的物體是否合格，以及去向根據實際需要做相應的處理。
1、光源的選擇
光源是基礎，打光是藝術。一個好的打光效果，基本決定了視覺檢測成功的一大半。
光源的合理性選擇，直接影響了輸入圖像資料的品質與應用效果。針對每個不同的應用案例與環境，需要選擇相應的光源與合理的照明方式，以求達到最好的應用效果。
1️⃣光源可分為可見光和不可見光。
常用的幾種可見光源有LED燈、螢光燈、鹵素燈（光纖光源)、特殊光源。
LED 燈：
• 使用壽命約10000－30000小時。
• 可以使用多個LED達到高亮度，同時可組合不同的形狀；
• 響應速度快，波長可以根據用途選擇，制成不同的顔色。
螢光燈：
• 使用壽命大約1500－3000小時；
• 優點：擴散性好、适合大面積均勻照射；
• 缺點：響應速度慢，亮度較暗。
光纖鹵素燈：
• 使用壽命大約1000小時；
• 優點：亮度高；
• 缺點：響應速度慢，幾乎沒有光亮度和色溫的變化。
2️⃣按照射方式不同可分為背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。
- 背向照明是被測物放在光源和錄影機之間，它的優點是能獲得高對比度的圖像，圖像效果為黑白分明的被測物輪廓，常用于尺寸測量；
- 前向照明是光源和錄影機位于被測物的同側，這種方式便于安裝，主要用于檢測物體表面的重要細節特征、缺陷和劃痕。
- 結構光照明是将光栅或線光源等投射到被測物上，根據它們産生的畸變，解調出被測物的三維資訊。
- 頻閃光照明是将高頻率的光脈沖照射到物體上，錄影機拍攝要求與光源同步。
3️⃣按照照明方式可分為穹形光源、環形光源、平行光源、同軸光源、點光源、低角度光源、線光源、光栅等。
選擇光源的角度：根據期望的圖像效果，選擇不同入射角度的光源。
- 穹形光源，主要用于球型或曲面物體的缺陷檢測、不平坦的光滑表面字元的檢測、金屬或鏡面的表面檢測。如玻璃瓶、滾珠、小工件表面、塑膠或鋁制容器等。
- 環形光照射，多用于內建電路料帶與管腳字元、金屬工件刻印字元、光滑表面劃痕、瓶口尺寸或裂痕、平面工件表面品質檢測。
- 條形光源（可控照明，紅色，藍色，綠色單色光源）也叫條形燈是一種從側面打光的照明光源，常用的角度是45度，也有更小的角度。側光燈可以避免正面照射産生的強烈反光，同時還可以對邊緣部分實作高亮的照明。是一種在尺寸測量、外觀檢測方面應用非常廣泛的一種照明方式。常用于：LCD缺陷的檢測、包裝文字檢測、包裝膜破損檢測、紙張品質檢測、正常印刷品質檢測、制造物裂紋的檢測、電子部件的形狀識别和大小的測量、各種線陣檢測等。
- 同軸光照射，圖像效果為明亮背景上的黑色特征，用于反光厲害的平面物體檢測，能夠加強有差異角度的表面特征，增強表面紋理（劃痕、凹陷、壓印），減少陰影。如金屬、玻璃等光潔表面的劃痕和瑕疵檢測，晶片和矽片的破損檢測、金屬件上的沖壓字元檢測、線路闆焊點與符号、內建電路的管腳字元檢測等。
- 高角度照射，圖像整體較亮，适合表面不反光物體；
- 低角度照射，圖像背景為黑，特征為白，可以突出被測物輪廓及表面凹凸變化；
- 多角度照射，圖像整體效果較柔和，适合曲面物體檢測；
（a）考慮光源顔色和背景顔色：
使用與被測物同色系的光會使圖像變亮（如：紅光使紅色物體更亮）；
使用與被測物相反色系的光會使圖像變暗（如：紅光使藍色物體更暗、用藍光照射黃色物體，呈現黑色）。
波長越長，穿透能力越強；波長越短，擴散能力越強。
紅外的穿透能力強，适合檢測透光性差的物體，如棕色口服液雜質檢測。紫外對表面的細微特征敏感，适合檢測對比不夠明顯的地方，如食用油瓶上的文字檢測。
（b）選擇光源的形狀和尺寸：
主要分為圓形、方形和條形。通常情況下選用與被測物體形狀相同的光源，最終光源形狀以測試效果為準。光源的尺寸選擇，要求保障整個視野内光線均勻，略大于視野比較好。
（c）選擇是否用漫射光源：
如被測物體表面反光，最好選用漫反射光源。多角度的漫射照明使得被測物表面整體亮度均勻，圖像背景柔和，檢測特征不受背景幹擾。
2，如何評價一個光源的好壞？
1) 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産生最大的對比度，進而易于特征的區分。
對比度定義為在特征與其周圍的區域之間有足夠的灰階量差別。好的照明應該能夠保證需要檢測的特征突出于其他背景。
2) 魯棒性
魯棒性就是對環境有一個好的适應。好的光源需要在實際工作中與其在實驗室中的有相同的效果 。
3) 亮度
當選擇兩種光源的時候，最佳的選擇是選擇更亮的那個。光源的亮度不夠，必然要加大光圈，進而減小了景深 。
4) 均勻性
均勻性是光源一個很中要的技術參數。均勻性好的光源使系統工作穩定 。
5) 可維護性
可維護性主要指光源易于安裝，易于更換 。
6) 壽命及發熱量
光源的亮度不易衰減過快，這樣會影響系統的穩定，增加維護的成本 。發熱量大的燈亮度衰減快，光源的壽命也會受到很大影響。
3、如何依靠光源增強對比度
使用相同顔色的光或相近顔色的光源照射可以使被照射部分變亮；
使用相反顔色的光相近顔色的光源照射可以使被照射部分變暗。
不同的波長，對物質的穿透力(穿透率)不同，波長越長，對物體的穿透力愈強，波長越短，對物質表面的擴散率愈大。
小結：選光源的一些技巧
� 需要前景與背景更大的對比度，可以考慮用黑白相機與彩色光源
� 環境光的問題，嘗試用單色光源，配一個濾鏡
� 閃光曲面，考慮用散射圓頂光
� 閃光，平的，但粗糙的表面，嘗試用同軸散射光
� 看表面的形狀，考慮用暗視場(低角度)
� 檢測塑膠的時候，嘗試用紫外或紅外光
� 需要通過反射的表面看特征，嘗試用低角度線光源(暗視場)
� 單個光源不能有效解決問題時考慮用組合光源
� 頻閃能夠産生比常亮照明 20 倍強的光
轉載于：https://www.cnblogs.com/xyf327/p/14862675.html