機器視覺光源檢測系統的合理搭配方案

　　一組優質的機器視覺光源檢測系統理應該保證能快速、準確無誤的處置圖像，好的機器視覺光源軟件應該可以很容易的在一系列的案例中應用，好的工業相機和工業鏡頭應該是具有最小的畸變和足夠的分辨率。那么，一組高質量的機器視覺光源系統應具備哪些特性呢?在圖像的剖析處置中，光源又擔任著什么角色呢?

　　判別機器視覺光源檢測系統的好壞，首先必需理解什么是光源需求做到的!顯然光源應該不只僅是使檢測部件可以被攝像頭“看見”。有時分，一個完好的機器視覺光源系統無法支持工作，但是僅僅優化一下光源就能夠使系統正常工作。

　　比照度：比照度對機器視覺光源來說十分重要。機器視覺光源應用的照明的最重要的任務就是使需求被察看的特征與需求被疏忽的圖像特征之間產生最大的比照度，從而易于特征的辨別。比照度定義為在特征與其四周的區域之間有足夠的灰度量區別。好的照明應該可以保證需求檢測的特征突出于其他背景。

　　亮度：選擇兩種光源的時分，最佳的選擇是選擇更亮的那個。當光源不夠亮時，可能有三種不好的狀況會呈現。第一，相機的信噪比不夠;由于光源的亮度不夠，圖像的比照度必然不夠，在圖像上呈現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，當光源的亮度不夠的時分，自然光等隨機光對系統的影響會最大。

　　魯棒性：另一個測試好光源的辦法是看光源能否對部件的位置敏感度最小。當光源放置在攝像頭視野的不同區域或不同角度時，結果圖像應該不會隨之變化。方向性很強的光源，增大了對高亮區域的鏡面反射發作的可能性，這不利于后面的特征提取。在很多狀況下，好的光源需求在實踐工作中與其在實驗室中的有相同的效果。

　　好的光源需求可以使你需求尋覓的特征十分明顯，除了是攝像頭可以拍攝到部件外，好的光源應該可以產生最大的比照度、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!

　　機器視覺光源檢測系統應用的是反射光(除非運用背光)。物體外表的幾何外形、光澤及顏色決議了光在物體外表如何反射。機器視覺光源檢測系統應用的光源控制的竅門歸結到一點就是如何控制光源反射。如何可以控制好光源的反射，那么取得的圖像就能夠控制了。因而，在機器視覺光源應用中，當光源入射到給定物體外表的時分，明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。

　　光源可預測：當光源入射到物體外表的時分，光源的反映是能夠預測的。光源可能被吸收或被反射。光可能被完整吸收(黑金屬資料，外表難以照亮)或者被局部吸收(形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，這個科學的定律大大簡化了機器視覺光源光源，由于理想的想定的效果能夠經過控制光源而完成。

　　物體外表：假如光源依照可預測的方式傳播，那么又是什么緣由使機器視覺光源檢測系統的光源設計如此的棘手呢?使機器視覺光源檢測系統復雜化的是物體外表的變化形成的。假如一切物體外表是相同的，在處理實踐應用的時分就沒有必要采用不同的光源技術了。但由于物體外表的不同，因而需求察看視野中的物體外表，并剖析光源入射的反映。

　　控制反射：假如反射光能夠控制，圖像就能夠控制了。這點再怎樣強度也不為過。因而在觸及機器視覺光源檢測系統應用的光源設計時，最重要的法則就是控制好哪里的光源反射到透鏡及反射的水平。機器視覺光源檢測系統的光源設計就是對反射的研討。在視覺應用中，當觀測一個物體以決議需求什么樣的光源的時分，首先需求問本人這樣的問題：“我如何才干讓物體顯現?”“我如何才干應用光源使必需的光反射到鏡頭中以取得物體表面?”

　　影響反射效果的要素有：光源的位置，物體外表的紋理，物體外表的幾何外形及光源的平均性。

　　光源的位置：既然光源依照入射角反射，因而光源的位置對獲取高比照度的圖像很重要。光源的目的是要到達使感興味的特征與其四周的背景對光源的反射不同。預測光源如何在物體外表反射就能夠決議出光源的位置。

　　外表紋理：物體外表可能高度反射(鏡面反射)或者高度漫反射。決議物體是鏡面反射還是漫反射的主要要素是物體外表的潤滑度。一個漫反射的外表，如一張不潤滑的紙張，有著復雜的外表角度，用顯微鏡觀看的時分顯得很亮堂，這是由于物體外表角度的變化而形成了光源映照到物體外表而被分散開了。而一張潤滑的的紙張有潤滑的外表而減小了物體外表的角度。光源映照到光源的外表并依照入射角反射。

　　外表外形：一個球形外表反射光源的方式與平面物體不近相同。物體外表的外形越復雜，其外表的光源變化也隨之而復雜。對應一個拋光的鏡面外表，光源需求在不同的角度映照。從不同角度映照能夠減小光影。

　　光源平均性：不平均的光會形成不平均的反射。平均關系到三個方面。第一，關于視野，在攝像頭視野范圍局部應該是平均的。簡單的說，圖像中暗的區域就是短少反射光，而亮點就是此處反射太強了。不平均的光會使視野范圍內局部區域的光比其他區域多。從而形成物體外表反射不平均(假定物體外表的對光的反射是相同的)。

　　平均的光源會補償物體外表的角度變化，即便物體外表的幾何外形不同，光源在各局部的反射也是平均的。

　　光源技術的應用：光源技術是設計光源的幾何及位置以使圖像有比照度。光源會使那些感興味的并需求機器視覺光源檢測系統剖析的區域愈加突出。經過選擇光源技術，應該關懷物體使如何被照明及光源是如何反射及散射的。下面是六種照明技術：通用照明，背光，同軸(共軸)，連續漫反射，暗域及構造光。

　　普通目的的照明：通用照明普通采用環狀或點狀照明。環燈是一種常用的通用照明方式，其很容易裝置在鏡頭上，可給漫反射外表提供足夠的照明。

　　背光照明：背光照明是將光源放置在相關于攝像頭的物體的反面。這種照明方式與別的照明方式有很大不同由于圖像剖析的不是發水光而是入射光。背光照明產生了很強的比照度。應用背光技術時分，物體外表特征可能會喪失。例如，能夠應用背光技術丈量硬幣的直徑，但是卻無法判別硬幣的正背面。

　　同軸照明：同軸照明是與攝像頭的軸向有相同的方向的光映照到物體的外表。同軸照明運用一種特殊的半反射鏡面反射光源到攝像頭的透鏡軸方向。半反射鏡面只讓從物體外表反射垂直于透鏡的光源經過。

　　同軸照明技術關于完成扁平物體且有鏡面特征的外表的平均照明很有用。此外此技術還能夠完成使外表角度變化局部高亮，由于不垂直于攝像頭鏡頭的外表反射的光不會進入鏡頭，從而形成外表較暗。

　　連續漫反射照明：連續漫反射照明應用于物體外表的反射性或者外表有復雜的角度。連續漫反射照明應用半球形的平均照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式關于完整組裝的電路板照明十分有用。這種光源能夠到達170平面角范圍的平均照明。

　　暗域照明：暗域照明是相關于物體外表提供低角度照明。運用相機拍攝鏡子使其在其視野內，假如在視野內能看見光源就以為使亮域照明，相反的在視野中看不到光源就是暗域照明。因而光源是亮域照明還是暗域照明與光源的位置有關。

　　典型的，暗域照明應用于對外表局部有突起的局部的照明或外表紋理變化的照明。

　　構造光：構造光是一種投影在物體外表的有一定幾何外形的光。典型的構造光觸及激光或光纖。構造光能夠用來丈量相機到光源的間隔。

　　多軸照明：在許多應用中，為了使視野下不同的特征表現不同的比照度，需求多重照明技術。

　　選擇光源：一旦選擇了照明技術，接下來就是選擇何種光源的問題了。光源應該照明外形的需求，需求有足夠的平均度，且穩定性能要好。在機器視覺光源檢測系統應用當選擇光源應該思索下面的有關光源的特性：

　　光譜特征：光源的顏色及丈量物體外表的顏色決議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擬重要的要素。當剖析多顏色特征的時分，選擇光源的時分，色溫是一個比擬重要的要素。例如，鹵燈更多表現為黃色，相比氙燈顯現藍色。

　　效率：有些光源效率很高，相關于能量的耗費，其分發出愈加多的光能，例如熒光燈。而鎢燈，產生相當多的熱量，能量耗費也很大。效率不高的光源產生部分過熱，糜費很多。普通，光源的溫度越高，其壽命就會縮短，其耗費的能量就相對較高。

　　壽命特性：光源普通需求持續多小時的運用。一個壽命為1000小時的光源，在兩班運轉的狀況下，只能持續一個星期左右。改換光源燈泡的維護就必需了。LED光源是比擬盛行的光源，其能夠連續工作很長時間，大約能夠連續操作100,100小時。對多數光源，隨著光源的老化，光源釋放的能量會減少，依據光源類型的不同，光能減小可能速度比擬滿，也可能很快很明顯。光能輸出的變化可能也影響著光譜特性。當光源的老化速度影響到圖像處置結果的時分就能夠留意光源的變化了。

　　費用：許多光源需求在視覺系統的運用過程中改換。假如光源很昂貴，在機器視覺光源檢測系統的運用過程中可能會增大后期費用。另外，光源應該在市場上較容易購置。