機(jī)器視覺(jué)光源選型計(jì)算公式（機(jī)器視覺(jué)光源選擇）

本文目錄一覽：

• 1、機(jī)器視覺(jué)光源的如何選擇
• 2、如何選擇工業(yè)相機(jī)的視覺(jué)光源？
• 3、在工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別中,像素比的計(jì)算公式是怎么
• 4、機(jī)器視覺(jué)硬件基礎(chǔ)知識(shí)
• 5、機(jī)器視覺(jué)怎樣選擇合適的光源
• 6、機(jī)器視覺(jué)光源的選擇

機(jī)器視覺(jué)光源的如何選擇

光源選擇應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：

1、 對(duì)比度

好的光源應(yīng)該要保證將物體的特征明顯的表現(xiàn)出來(lái)，易于與其他物體形成對(duì)比。那么，怎么用光源來(lái)檢測(cè)圖像的對(duì)比度呢？可以使用相同顏色的光源照射物體，看看是否有部分變亮；或是采用相反顏色的光源照射物體，看是否有部分變暗；或是采用不同的波長(zhǎng)照射物體，物體穿透能力越強(qiáng)，波長(zhǎng)則越短。

2、適應(yīng)性

好的光源應(yīng)該能夠做到在實(shí)驗(yàn)中和實(shí)際中的效果一致，要擁有良好的適應(yīng)環(huán)境的性能。

3、均勻性

光源在使用的時(shí)候要保證均勻性，要保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行

4、可維護(hù)性

可以了解下51camera自主研發(fā)的機(jī)器視覺(jué)光源

ZQA-3000W 為51camera自主研發(fā)，專(zhuān)為復(fù)雜環(huán)境下視覺(jué)照明使用的光源。具有照射范圍大，亮度高，亮度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。在高速頻閃的工作模式下可以精準(zhǔn)控制點(diǎn)亮?xí)r刻及點(diǎn)亮?xí)r間；可以在高速、遠(yuǎn)距離、大范圍、危險(xiǎn)環(huán)境、高溫、光線干擾等各種環(huán)境下為視覺(jué)系統(tǒng)提供可靠的照明。

ZQA-3000W 選用超高品質(zhì)材料，瞬間亮度超高、穩(wěn)定性好。在指定大小區(qū)域內(nèi)，可以達(dá)到 1000000Lux 以上瞬間亮度。產(chǎn)品可無(wú)衰減點(diǎn)亮 10^8 次以上。

ZQA-3000W 采用獨(dú)有技術(shù)，可瞬間增量至普通光源的十倍以上。 驅(qū)動(dòng)電路為自主研發(fā)電路，點(diǎn)亮?xí)r間可做 us 級(jí)調(diào)節(jié)，可提供反接保護(hù)，過(guò)載保護(hù)等。

應(yīng)用場(chǎng)景：

公路智能交通

軌道交通

隧道檢測(cè)

大型工件定位及檢測(cè)

機(jī)器人抓取

安全與監(jiān)控

醫(yī)藥生產(chǎn)

化學(xué)生產(chǎn)

高溫狀態(tài)下物體檢測(cè)

想了解更多機(jī)器視覺(jué)光源產(chǎn)品及光源選擇相關(guān)內(nèi)容可登錄：網(wǎng)頁(yè)鏈接

如何選擇工業(yè)相機(jī)的視覺(jué)光源？

1、亮度:在兩種光源中選擇時(shí),最佳的選擇是更亮的那個(gè).

2、光源均勻性:不均勻的光會(huì)造成不均勻的反射.均勻關(guān)系到三個(gè)方面.

3、光譜特征:光源的顏色及測(cè)量物體表面的顏色決定了反射到攝像頭的光能的大小及波長(zhǎng).

4、壽命特性:光源一般需要持續(xù)使用.為使圖像處理保持一致的精確,視覺(jué)系統(tǒng)必須保證長(zhǎng)時(shí)間獲得穩(wěn)定一致的圖像.

5、對(duì)比度:對(duì)比度對(duì)機(jī)器視覺(jué)來(lái)說(shuō)非常重要.機(jī)器視覺(jué)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(duì)比度,從而易于特征的區(qū)分.

在工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別中,像素比的計(jì)算公式是怎么

沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)像素比這個(gè)概念。。。我猜您是想問(wèn)工業(yè)相機(jī)的分辨率吧。

分辨率是相機(jī)最基本的參數(shù)，由相機(jī)所采用的感光芯片分辨率決定，是芯片靶面排列的像元數(shù)量（即像素?cái)?shù)）。通常面陣相機(jī)的分辨率用水平和垂直分辨率兩個(gè)數(shù)字表示，如：1920（H）x 1080（V），前面的數(shù)字表示每行的像元數(shù)量，即共有1920個(gè)像元；后面的數(shù)字表示像元的行數(shù)，即1080 行。線陣相機(jī)的分辨率通常表示多少K，如1K（1024），2K（2048），4K（4096）等。

在采集圖像時(shí)，相機(jī)的分辨率對(duì)圖像質(zhì)量有很大的影響。在對(duì)同樣大的視場(chǎng)（景物范圍）成像時(shí)，分辨率越高，對(duì)細(xì)節(jié)的展示越明顯。像素越多分辨率越高，像素越多最大輸出的圖像分辨率也越高。

您也可以登錄機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品資料查詢平臺(tái)了解更多產(chǎn)品信息。

機(jī)器視覺(jué)硬件基礎(chǔ)知識(shí)

注：這些不過(guò)是網(wǎng)上隨處見(jiàn)得資料，不過(guò)分享出來(lái)還是希望可以幫到別人

可能不懂得名詞：

1.線陣相機(jī) 面陣相機(jī)：

2.泊松分布：

3自動(dòng)光圈：視頻輸入型（視頻信號(hào)從相機(jī)輸送到透鏡來(lái)控制鏡頭上的光圈），DC輸入型（利用相機(jī)上的直流電壓來(lái)直接控制光圈）自動(dòng)鏡頭控制ACL，用于調(diào)整設(shè)定測(cè)光系統(tǒng)，一般無(wú)需調(diào)整，但拍攝中有亮度極高的目標(biāo)，會(huì)有屏幕全部變白（白電平削波現(xiàn)象），此時(shí)需要調(diào)整

4.相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍：

5.空間分辨率：

6.光源控制器：光源控制器/1263110?fr=aladdin

相機(jī)

相機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1? 相機(jī)主要參數(shù)

1.1.1芯片類(lèi)型

圖像傳感器（CCD或CMOS芯片）。

1.1.2分辨率

面陣相機(jī)分辨用水平和垂直兩個(gè)分辨率表示，線掃相機(jī)用多少k。

1.1.3幀率

面陣相機(jī)用fps，線陣相機(jī)用行頻KHz。（12Khz表示1s采集12000行圖像數(shù)據(jù)）

1.1.4噪聲

噪聲不希望被采集，一種是有效信號(hào)帶來(lái)的符合泊松分布的統(tǒng)計(jì)漲落噪聲（散粒噪聲），自身固有圖像傳感器讀出電路，相機(jī)信號(hào)處理與放大電路帶來(lái)的噪聲

1.1.5信噪比

圖像中信號(hào)與噪聲的比值，信噪比越高，圖像質(zhì)量越好

1.1.6動(dòng)態(tài)范圍

相機(jī)探測(cè)光信號(hào)的范圍，用倍數(shù)，dB或Bit等方式表示，數(shù)值越大，相機(jī)對(duì)不同的光照強(qiáng)度有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，（一種光學(xué)，飽和最大光強(qiáng)與等價(jià)與噪聲輸出的光強(qiáng)的比值，芯片特性決定。第二種，電子動(dòng)態(tài)范圍，飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。）固定相機(jī)是一個(gè)定值，不變化。

1.1.7像元尺寸及深度

1.1.7.1像元深度

相機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度，定義了灰度從暗到明的階數(shù)，階數(shù)越高會(huì)增加測(cè)量精度，也會(huì)降低系統(tǒng)速度，提高集成難度

1.1.7.2像元尺寸

像元尺寸指芯片像元陣列上每個(gè)像元的實(shí)際物理尺寸，通常有14，10，9，7，6.45，3.75（單位，um）

1.1.8相機(jī)接口

相機(jī)與鏡頭的接口：C,F,CS

相機(jī)傳輸線的接口：camera link接口，Gige網(wǎng)口，1394B，USB等

1.1.9光譜響應(yīng)

芯片對(duì)于不同光波長(zhǎng)光線的相應(yīng)能力，通常由光譜響應(yīng)曲線給出。

注意：選擇和評(píng)估相機(jī)主要從上述9各方面考慮，通過(guò)技術(shù)指標(biāo)、實(shí)際測(cè)試樣品，提供相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。

相機(jī)連接與驅(qū)動(dòng)安裝

使用與設(shè)置

相機(jī)成像調(diào)整

鏡頭

簡(jiǎn)述：相當(dāng)于晶狀體，當(dāng)圖像不清楚調(diào)整鏡頭的后焦點(diǎn)，改變芯片與鏡頭基準(zhǔn)面的距離。

鏡頭分類(lèi)

1.1

外形分類(lèi)尺寸分類(lèi)光圈分類(lèi)變焦分類(lèi)焦距分類(lèi)

球面鏡頭 1” 25mm自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦長(zhǎng)焦距

非球面鏡頭1/2” 3mm手動(dòng)光圈手動(dòng)變焦標(biāo)準(zhǔn)鏡頭

針孔鏡頭1/3” 8.5mm固定光圈固定焦距廣角鏡頭

魚(yú)眼鏡頭2/3” 17mm

1.2 以鏡頭分類(lèi)

1.2.1 鏡頭安裝

所有的相機(jī)鏡頭，CCD相機(jī)的鏡頭安裝有 C口，CS口，F(xiàn)接口，V接口

C口和CS口兩者螺紋相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同

C安裝座：從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是17.526mm

CS安裝座：特種C安裝，此時(shí)應(yīng)將相機(jī)前部的墊圈取下再安裝鏡頭，其鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是12.5mm

F接口鏡頭（后截距46.55mm）是尼康鏡頭的接口標(biāo)準(zhǔn)，一般相機(jī)靶面大于1英寸時(shí)需用F口的鏡頭。

V口鏡頭 ，施耐德鏡頭標(biāo)準(zhǔn)，用于相機(jī)靶面較大或特殊用途的鏡頭

1.2.2 鏡頭規(guī)格

相機(jī)鏡頭規(guī)格=相機(jī)CCD尺寸（如相機(jī)的CCD靶面大小為1/2英寸，鏡頭應(yīng)選1/2英寸）

1.2.3光圈分類(lèi)

手動(dòng)/自動(dòng)，配合相機(jī)使用。手動(dòng)適合亮度不變的場(chǎng)景。自動(dòng)適合亮度變化的場(chǎng)景。注，見(jiàn)“問(wèn)題”。

光圈環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)光圈環(huán)，光通量就會(huì)變化，光通量即光圈，F(xiàn)表示。F=f(焦距)/D（鏡頭實(shí)際口徑），F(xiàn)越小光圈越大

自動(dòng)光圈鏡頭場(chǎng)景選擇：太陽(yáng)光直射等非常亮的情況下，自動(dòng)光圈鏡頭有交款的動(dòng)態(tài)范圍。/要求再整個(gè)視野有良好的聚焦時(shí)，用自動(dòng)光圈鏡頭有更大的景深。/要求izai光亮上因光信號(hào)導(dǎo)致的模糊最小時(shí)，使用自動(dòng)光圈

1.2.4鏡頭視場(chǎng)

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD相機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD相機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm。

廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米?？商峁拸V的視景。

遠(yuǎn)攝鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可以達(dá)到機(jī)密甚至幾十米，遠(yuǎn)距離情況下，物體放大，觀察范圍縮小

變倍鏡頭：伸縮鏡頭，手動(dòng)/電動(dòng)兩種

可變焦點(diǎn)鏡頭：介于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭與廣角鏡頭之間，焦距連續(xù)可變

針孔鏡頭：幾毫米

1.2.5鏡頭焦距

短焦距鏡頭：因入射角較寬，可提供一個(gè)較寬廣的視野。

中焦距鏡頭：標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，焦距長(zhǎng)度視CCD的尺寸而定。

長(zhǎng)焦距鏡頭：因入射角較狹窄，故僅能提供狹窄的視野，適合長(zhǎng)距離監(jiān)視。

變焦距鏡頭：通常電動(dòng)式，可做以上三種鏡頭使用

選擇鏡頭的技術(shù)依據(jù)

2.1鏡頭的成像尺寸

應(yīng)該和CCD靶面尺寸一致，有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等規(guī)格。

2.2 鏡頭的畸變

畸變是視野中局部放大倍數(shù)不一制造的圖像扭曲

畸變不可避免，鏡頭越好，畸變?cè)叫?，廣角畸變大，遠(yuǎn)心畸變小，同一種工藝，焦距越長(zhǎng)，畸變?cè)叫?/p>

2.3鏡頭分辨率

描述鏡頭質(zhì)量的內(nèi)在指標(biāo)是鏡頭的光學(xué)傳遞與畸變

但對(duì)于用戶，需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率,每毫米能夠分辨的黑白條紋數(shù)為計(jì)量單位，計(jì)算公式為：鏡頭分辨率N=180/畫(huà)幅格式的高度

CCD靶面大小已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化：

如1/2英寸相機(jī)，其靶面為寬6.4mm*高4.8mm 因此對(duì)1/2英寸格式的CCD靶面，鏡頭的最低分辨率應(yīng)為38對(duì)線/mm

1/3英寸相機(jī)為寬4.8mm*高3.6mm，對(duì)1/3英寸格式相機(jī)，鏡頭的分辨率應(yīng)大于50對(duì)線，

相機(jī)靶面越小，對(duì)鏡頭分辨率越高

2.4鏡頭焦距與視野角度

首先根據(jù)相機(jī)到被監(jiān)控目標(biāo)的距離，選擇鏡頭的焦距，鏡頭焦距 f 確定后，由相機(jī)靶面決定了視野。

2.5光圈或通光量

鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來(lái)衡量，以F為單位每個(gè)鏡頭上都有最大F值，通光量與F值的平方成反比，F(xiàn)值越小，則光圈越大。所以應(yīng)根據(jù)被監(jiān)控部分的光線變化程度來(lái)選擇是手動(dòng)光圈還是自動(dòng)光圈。

3.變焦鏡頭（zoom lens）

變焦鏡頭有手動(dòng)伸縮鏡頭和自動(dòng)伸縮鏡頭兩大類(lèi)。伸縮鏡頭由于在一個(gè)鏡頭內(nèi)能夠使鏡頭焦距在一定范圍內(nèi)變化，因此可以使被監(jiān)控的目標(biāo)放大或縮小，所以也常被稱為變倍鏡頭。典型的光學(xué)放大規(guī)格有6倍（6.0~36mm，F(xiàn)1.2）、8倍（4.5~36mm，F(xiàn)1.6）、10倍（8.0~80mm，F(xiàn)1.2）、12倍（6.0~72mm，F(xiàn)1.2）、20倍（10~200mm，F(xiàn)1.2）等檔次，并以電動(dòng)伸縮鏡頭應(yīng)用最普遍。

為增大放大倍數(shù)，除光學(xué)放大外還可施以電子數(shù)碼放大。在電動(dòng)伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：自動(dòng)光圈、直流驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈、電動(dòng)調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只有電動(dòng)調(diào)整和預(yù)置兩種，電動(dòng)調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，而預(yù)置則是通過(guò)鏡頭內(nèi)的電位計(jì)預(yù)先設(shè)置調(diào)整停止位，這樣可以免除成像必須逐次調(diào)整的過(guò)程，可精確與快速定位。在球形罩一體化攝像系統(tǒng)中，大部分采用帶預(yù)置位的伸縮鏡頭。

另一項(xiàng)令用戶感興趣的則是快速聚焦功能，它由測(cè)焦系統(tǒng)與電動(dòng)變焦反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成。

4. 鏡頭與相機(jī)CCD的關(guān)系

所有鏡頭都只能再一定范圍內(nèi)清晰成像，最大兼容CCD 尺寸指鏡頭能支持的最大清晰成像范圍。再實(shí)際選擇相機(jī)和鏡頭時(shí)。要注意所選擇的鏡頭最大兼容CCD尺寸要大于或等于所選擇相機(jī)芯片尺寸，

5.不同種類(lèi)鏡頭的應(yīng)用范圍

手動(dòng)光圈鏡頭 —— 光照穩(wěn)定

自動(dòng)光圈鏡頭 —— 光照變化大，不是用來(lái)監(jiān)視某個(gè)固定目標(biāo)

以上又有定焦距（光圈）鏡頭自動(dòng)光圈鏡頭和自動(dòng)變焦鏡頭

定焦距（光圈）鏡頭，一般與電子快門(mén)配套，適用于室內(nèi)某個(gè)固定目標(biāo)的監(jiān)視

定焦距又分為長(zhǎng)焦距鏡頭，中焦距鏡頭，短焦距鏡頭。

中焦距鏡頭是焦距與成像尺寸相近的鏡頭

短焦距鏡頭（廣角）是焦距小于成像尺寸的鏡頭，該鏡頭焦距通常28mm以下，用于照明條件差，監(jiān)視范圍寬的場(chǎng)景

長(zhǎng)焦距鏡頭（望遠(yuǎn)）這類(lèi)鏡頭的焦距一般在150mm以上，用于監(jiān)視較遠(yuǎn)的景物

以上為選擇和評(píng)估鏡頭時(shí)需要重點(diǎn)考慮的方面，通過(guò)技術(shù)指標(biāo)、實(shí)際測(cè)試樣品，提供相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

光源

機(jī)器視覺(jué)光源直接影響到圖像的質(zhì)量，進(jìn)而影響到系統(tǒng)的性能。

光源在機(jī)器視覺(jué)里的重要作用

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理，光源對(duì)于圖像采集直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果?？梢允菆D像中的目標(biāo)信息與背景信息得到最佳分離。

1.1光源的作用

1.1.1 提高目標(biāo)亮度；

1.1.2 有利于圖像處理的成像效果

1.1.3 克服光干擾

1.1.4 用作測(cè)量的工具或參照

1.2 光源分類(lèi)及其特點(diǎn)

要求: 明亮，均勻，穩(wěn)定

1.2.1 主要分為三種高頻熒光燈，光纖鹵素?zé)?，LED光源。

目前LED最常用，主要特點(diǎn)：

形狀，尺寸，角度任意

各種顏色，隨時(shí)調(diào)亮

壽命長(zhǎng)，可特殊設(shè)計(jì)

反應(yīng)快，10微妙可達(dá)到最大亮度

電源外出發(fā)，可做頻閃燈

成本低

機(jī)器視覺(jué)怎樣選擇合適的光源

選擇最合適的機(jī)器視覺(jué)照明光源的八個(gè)小技巧：

（1）檢測(cè)材料缺損請(qǐng)使用亮度高的光；

（2）精確定位請(qǐng)使用合適波長(zhǎng)的光；

（3）檢測(cè)玻璃上的刮痕請(qǐng)使用非漫射的光，即Non-Diffused Light；

（4）檢測(cè)透明包裝請(qǐng)使用漫射光，即Diffused Light；

（5）創(chuàng)造對(duì)比請(qǐng)使用顏色光；

（6）檢測(cè)快速移動(dòng)物體請(qǐng)使用頻閃光；

（7）消除反射時(shí)請(qǐng)使用紅外光；

（8）消除顏色變化請(qǐng)使用紅外光；

想了解更多機(jī)器視覺(jué)光源產(chǎn)品及光源選型內(nèi)容可登錄：網(wǎng)頁(yè)鏈接

機(jī)器視覺(jué)光源的選擇

機(jī)器視覺(jué)光源的選擇

機(jī)器視覺(jué)光源的選擇，現(xiàn)代生活中日常照明離不開(kāi)燈光，房屋裝修更是對(duì)光源的要求比較高，光源大體分為冷光和暖光，不同光源視覺(jué)感都不同，下面一起來(lái)了解一下，機(jī)器視覺(jué)光源的選擇。

機(jī)器視覺(jué)光源的選擇1

機(jī)器視覺(jué)光源

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長(zhǎng)度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格不合格、有無(wú)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。

機(jī)器視覺(jué)光源的選擇

一、簡(jiǎn)單的預(yù)備知識(shí)

1、因材質(zhì)和厚度不同、對(duì)光的透過(guò)特性（透明度）各異。

2、光根據(jù)其波長(zhǎng)之長(zhǎng)短、對(duì)物質(zhì)的穿透能力（穿透率）各異。

3、光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)、對(duì)物質(zhì)的透過(guò)力越強(qiáng)，光的波長(zhǎng)越短、在物質(zhì)表面的擴(kuò)散率越大。

4、透射照明、即是使光線透射對(duì)象物、并觀察其透過(guò)光之照明手法。

二、光源

1、穏定均勻的光源極其重要。

2、目的：將被測(cè)物與背景盡量明顕區(qū)分。

3、摂取圖像時(shí)、最重要之處是如何鮮明地獲得：被測(cè)物與背景的濃淡差。

4、目前，在圖像處理領(lǐng)域中最広范的技術(shù)手法是：二值化（白黒）處理。

以上就是我針對(duì)機(jī)器視覺(jué)光源的選擇這一科技的發(fā)明闡述的資料了，隨著科技的發(fā)達(dá)每天都有很多新鮮的東西問(wèn)世，無(wú)論是那一方面的機(jī)器還是新鮮事物都是隨著人們的需求而發(fā)展的。像褪殼機(jī)一類(lèi)的就是褪花生跟瓜子發(fā)明的，都是省力又省時(shí)間的偉大發(fā)明呢。

機(jī)器視覺(jué)光源的選擇2

一套完整的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)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由工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭以及機(jī)器視覺(jué)光源承擔(dān)，今天我們主要介紹機(jī)器視覺(jué)光源的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)及選型技巧。

首先我們需要了解，機(jī)器視覺(jué)中的光源起到哪些作用：

1.照亮目標(biāo)，提高亮度；

2.形成有利于圖像處理的成像效果，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和對(duì)圖像處理算法的要求；

3.克服環(huán)境光干擾，保證圖像穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的精度、效率。

恰當(dāng)?shù)墓庠凑彰髟O(shè)計(jì)可以使圖像中的目標(biāo)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(shí)也提高系統(tǒng)的精度和可靠性。但非常遺憾，目前沒(méi)有通用的機(jī)器視覺(jué)照明系統(tǒng)應(yīng)對(duì)不同的檢測(cè)要求，因此針對(duì)每個(gè)特定的案例，都需要設(shè)計(jì)合適的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。而不合適的照明，則會(huì)引起很多問(wèn)題，機(jī)器視覺(jué)光源如此重要，卻往往被很多人忽視。

目前機(jī)器視覺(jué)光源主要采用LED（發(fā)光二極管），由于其形狀自由度高、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、單色性好、顏色多樣、綜合性價(jià)比高等特點(diǎn)在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用：

一、形狀自由度

一個(gè)LED光源是由許多單個(gè)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(duì)用戶的情況，設(shè)計(jì)光源的形狀和尺寸。

二、使用壽命長(zhǎng)

為了使圖像處理單元得到精確的、重復(fù)性好的測(cè)量結(jié)果，照明系統(tǒng)必須保證相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能夠提供穩(wěn)定的圖像輸入。LED光源在連續(xù)工作10000到30000小時(shí)后，亮度衰減，但遠(yuǎn)比其他光源效果好。此外，用控制系統(tǒng)使其間斷工作，可抑制發(fā)光管發(fā)熱，壽命也將延長(zhǎng)一倍。

三、響應(yīng)速度快

LED發(fā)光管響應(yīng)時(shí)間很短，響應(yīng)時(shí)間的真正意義是能按要求保證多個(gè)光源或一個(gè)光源不同區(qū)域之間的工作切換，采用專(zhuān)用控制器給LED光源供電時(shí)，達(dá)到最大照度的時(shí)間小于10s。

四、顏色多樣

除了光源的形狀以外，得到穩(wěn)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(huì)有很大的差別。實(shí)際上，如何利用光源顏色的技術(shù)特性得到最佳對(duì)比度的圖像效果一直是光源開(kāi)發(fā)的主要方向。

五、綜合性運(yùn)營(yíng)成本低

選用低廉而性能沒(méi)有保證的產(chǎn)品，初次投資的節(jié)省很快會(huì)被日常的維護(hù)、維修費(fèi)用抵消。其他光源不僅耗電是LED光源的2~10倍，而且?guī)缀趺吭戮鸵鼡Q，浪費(fèi)了維修工程師許多寶貴的時(shí)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(fèi)就越大，因此選用壽命長(zhǎng)的LED光源從長(zhǎng)遠(yuǎn)看是很經(jīng)濟(jì)的'。

機(jī)器視覺(jué)照明技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)：

1）照射方式

選擇不同的光源，控制和調(diào)節(jié)照射到物體上的入射光的方向是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最基本的參數(shù)。它取決于光源的類(lèi)型和相對(duì)于物體放置的位置，一般來(lái)說(shuō)有兩種最基本的方式：直射光和漫射光，所有其它的方式都是從這兩種方法中延伸出來(lái)的。

直射光：入射光基本上來(lái)自一個(gè)方向，射角小，它能投射出物體陰影；

漫射光：入射光來(lái)自多個(gè)方向，甚至于所有的方向，它不會(huì)投射出明顯的陰影。

2）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(shí)用途很大，有時(shí)又可能產(chǎn)生極強(qiáng)的眩耀。在大多數(shù)情況應(yīng)避免鏡面反射。

漫反散：照射到物體上的光從各個(gè)方向漫散出去。在大多數(shù)實(shí)際情況下，漫散光在某個(gè)角度范圍內(nèi)形成，并取決于入射光的角度。

3）顏色

光譜中很大的一部分電磁波譜是人眼可見(jiàn)的，在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見(jiàn)光，范圍在400nm至760nm之間（有的人可以觀測(cè)到380~780nm），即從紫色380nm到紅色780nm。

色環(huán)就是把可見(jiàn)光光譜中的色彩進(jìn)行排序，形成紅色連接到另一端的紫色。機(jī)器視覺(jué)中應(yīng)用的色環(huán)通常包括6種不同的顏色，分為兩大類(lèi)：暖色和冷色。暖色由紅色調(diào)構(gòu)成，冷色來(lái)自于藍(lán)色調(diào)。通常用相反色溫的光線照射，圖像可以達(dá)到最高級(jí)別的對(duì)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(duì)我們選擇光源很有幫助。

4）明視場(chǎng)和暗視場(chǎng)

明視場(chǎng)是最常用的照明方案，采用正面直射光照射形成。而暗視場(chǎng)主要由低角度或背光照明形成。對(duì)于不同項(xiàng)目檢測(cè)需求，選擇不同類(lèi)型的照明方式，一般來(lái)說(shuō)暗視場(chǎng)會(huì)使背景呈現(xiàn)黑暗，而被檢物體則呈現(xiàn)明亮。

5）光源分類(lèi)

目前主要有以下幾種分類(lèi)方式：

a）顏色

常用光源顏色集中在可見(jiàn)光范圍，主要有白光（復(fù)合光）、紅色、藍(lán)色、綠色，另外紅外光也比較普及，而紫外光由于各種原因，應(yīng)用較少。

b）外形

各廠家會(huì)根據(jù)不同光源外形特性進(jìn)行分類(lèi)，也是目前的主流分類(lèi)，比如環(huán)形光源、環(huán)形低角度光源、條形光源、圓頂光源（碗光源/穹頂光源）、面光源等。

c）工作原理/特性

按不同的應(yīng)用方式或者原理進(jìn)行分類(lèi)，主要有無(wú)影光源、同軸光源、點(diǎn)光源、線光源、背光源、組合光源以及結(jié)構(gòu)光源等。

常見(jiàn)的光源類(lèi)型及照明方式

1.一般目的的照明（直接照明）：光直接射向物體，得到清楚的影像。

當(dāng)我們需要得到高對(duì)比度物體圖像的時(shí)候，這種類(lèi)型的光很有效。但是當(dāng)我們用它照在光亮或反射的材料上時(shí)，會(huì)引起類(lèi)似鏡面的反光。通用照明一般采用環(huán)狀或點(diǎn)狀照明。環(huán)光是一種常用的通用照明方式，很容易安裝在鏡頭，可給漫反射表面提供足夠的照明。

2.暗場(chǎng)照明：暗場(chǎng)照明是相對(duì)于物體表面提供低角度照明。

使用工業(yè)相機(jī)拍攝鏡子，如果視野內(nèi)能看見(jiàn)光源就認(rèn)為是亮場(chǎng)照明，相反的在視野中看不到光源就是暗場(chǎng)照明。因此光源是亮場(chǎng)照明還是暗場(chǎng)照明與光源的位置有關(guān)。通常，暗場(chǎng)照明應(yīng)用于對(duì)表面突起部分的照明或表面紋理變化的照明。

3.背光照明：從物體背面射過(guò)來(lái)均勻視場(chǎng)的光，通過(guò)相機(jī)可以看到物面的側(cè)面輪廓。

背光照明常用于測(cè)量物體的尺寸和方向。背光照明產(chǎn)生很強(qiáng)的對(duì)比度。應(yīng)用背光技術(shù)時(shí)，物體表面特征可能會(huì)丟失。例如，可以應(yīng)用背光技術(shù)測(cè)量硬幣的直徑，但是卻無(wú)法判斷硬幣的正反面。

4.漫射照明：連續(xù)漫反射照明應(yīng)用于物體表面的反射性或者表面有復(fù)雜的角度。

連續(xù)漫反射照明應(yīng)用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對(duì)于完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達(dá)到170球面度立體角范圍的均勻照明。

5.同軸照明：同軸光的形成——通過(guò)垂直墻壁出來(lái)的發(fā)散光，射到一個(gè)使光向下的分光鏡上，相機(jī)從上面通過(guò)分光鏡看物體。

這種類(lèi)型的光源對(duì)檢測(cè)高反射的物體特別有幫助，還適合在周?chē)h(huán)境產(chǎn)生陰影的影響下，檢測(cè)面積不明顯的物體。

6.偏振片：只允許振動(dòng)方向平行于其允許方向的光通過(guò)，垂直分量被截止。

針對(duì)具體的應(yīng)用，從眾多的方案中選擇一個(gè)最好的照明系統(tǒng)是整個(gè)圖像處理系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。