視覺系統構建一般順序：工業相機->工業鏡頭->視覺光源->外圍設備
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一、視覺光源簡介
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
1、視覺光源作用
（1）照亮目標，提高亮度；
（2）形成有利於圖像處理的成像效果，降低系統的複雜性和對圖像處理算法的要求；
（3）克服環境光干擾，保證圖像穩定性，提高系統的精度、效率；
2、視覺光源常用光源——發光二極管簡介
（1）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。
（2）使用壽命長
爲了使圖像處理單元得到精確的，重複性好的測量結果，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小時後，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。
（3）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，採用專用控制器給LED光源供電時，達到最大照度的時間小於10s
（4）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，由於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。
（5）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。
二、基礎知識
1、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，它取決於光源的類型和相對於物體放置的位置，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，甚至於所有的方向，它不會投射出明顯的陰影
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：光線的反射角等於入射角。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。
漫反散：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，漫散光在某個角度範圍內形成，並取決於入射光的角度。
3、顏色
光譜中很大的一部分電磁波譜是人眼可見的，在這個波長範圍內的電磁輻射被稱作可見光，範圍在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，分爲兩大類：暖色和冷色，暖色由紅色調構成，冷色來自於藍色調，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。
4、明視場和暗視場
明視場是最常用的照明方案，採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，對於不同項目檢測需求，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。
5、光源分類
目前主要有以下集中分類方式：
（1）顏色：常用光源顏色集中在可見光範圍，主要有白光（複合光）、紅色、藍色、綠色，另外紅外光也比較普及，而紫外光由於各種原因，應用較少；
（2）外形：各廠家會根據不同光源外形特性進行分類，也是目前的主流分類，比如環形光源、環形低角度光源、條形光源、圓頂光源（碗光源/穹頂光源）、面光源等；
（3）工作原理/特性：不同的應用方式或者原理進行分類，主要有無影光源、同軸光源、點光源、線光源、背光源、組合光源以及結構光源等。
三、光源類型及照明方式
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。
機器視覺環形光源
當我們需要得到高對比度物體圖像的時候，這種類型的光很有效。但是當我們用它照在光亮或反射的材料上時，會引起像鏡面的反光。通用照明一般採用環狀或點狀照明。環光是一種常用的通用照明方式，其很容易安裝在鏡頭，可給漫反射表面提供足夠的照明
2、暗場照明：暗場照明是相對於物體表面提供低角度照明。
機器視覺環形光源
使用工業相機拍攝鏡子使其在其視野內，如果在視野內能看見光源就認爲使亮場照明，相反的在視野中看不到光源就是暗場照明。因此光源是亮場照明還是暗場照明與光源的位置有關。典型的，暗場照明應用於對錶面部分有突起的部分的照明或表面紋理變化的照明。
3、背光照明：從物體背面射過來均勻視場的光，通過相機可以看到物面的側面輪廓。
機器視覺背光源
背光照明常用於測量物休的尺寸和定物體的方向。背光照明產生了很強的對比度。應用背光技術時候，物體表面特徵可能會丟失。例如，可以應用背光技術測量硬幣的直徑，但是卻無法判斷硬幣的正反面。
4、漫射照明：連續漫反射照明應用於物體表面的反射性或者表面有複雜的角度。
機器視覺漫反射圓頂光源
連續漫反射照明應用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對於完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達到170立體角範圍的均勻照明。
5、同軸照明：同軸光的形成－－通過垂直牆壁出來的發散光，射到一個使光向下的分光鏡上，相機從上面通過分光鏡看物體。
機器視覺同軸光源
這種類型的光源對檢測高反射的物體特別有幫助，還適合受周圍環境產生陰影的影響，檢測面積不明顯的物體。
6、偏振片：只允許振動方向平行於其允許方向的光能通過，垂直分量被截止。
四、視覺光源選型方法
1. 觀察試驗法(Look andExperiment-最常用的)
嘗試着用不同類型的光源在不同的位置照射物體，然後通過相機觀察圖像
（1）準備工作
1.1、測試樣品要豐富，要有不同種類的完好樣品及問題樣品，儘可能的讓樣品出現所有的問題，特別是要有最難檢測實際有問題的樣品。
1.2、有多款備用測試光源，LED光源常見的幾大類，以及不同的顏色都要有。
（2）環境要求分析
2.1、從客戶那裏瞭解對系統結構及運行的要求，確定工業相機、光源、被測物的空間結構關係。確定的參數有：視場(FOV),工作距離(WD)；
2.2、空間結構有: 直射，側射，背部照射：
直射結構的光源—部分環形光源，同軸光源，圓頂光源；
側射結構的光源—部分環形光源，條形光源，線光源，點光源；
背部照射—方形背光源，條形背光源。
（3）物體表面紋理及顏色分析
3.1、物體表面是曲面還是平面？物體表面是否光滑？反光是否很強？
曲面檢測宜用圓頂光源，光滑平面宜用同軸光源，粗糙平面宜用明視場光源。
4.2、物體的透光性怎樣？
透光性好的物體可以用IR光源。
3.3、分清背景(我們不需要檢測的)是什麼顏色，前景(我們要檢測的)是什麼顏色？
好的光源就是有一個好的對比度－－-背景與前景很清楚。
3.4、前景顏色多變化
宜用彩色光源及白色光源；
（4）實物測試
我們可以初步選定一款光源開始測試。可能會遇到的問題(與光源有關)：
4.1、前景亮度不夠？前景是什麼顏色？建議換與前景顏色相同的光源測試。
4.2、整個圖像亮度不夠？建議將光源靠近物體一些，或者採用頻閃，或者換波長短一些的光源。
4.3、圖像泛白？建議降底光源亮度，或將鏡頭的光圈減小。
4.4、圖像亮度不均勻？檢查光源放平沒有？
2. 科學分析法(ScientificAnalysis-最有效的)
分析成像的環境，推薦最好的解決方法。
該方法主要是根據被測物表面特性以及要檢測的瑕疵特性等，從光源照射方向、角度、顏色等方面進行分析，用戶可結合之前兩篇文章中相關的介紹，當然即使經過了分析，還是需要經過實驗驗證。
光源選型技巧參考：
1、需要前景與背景更大的對比度?–考慮用黑白相機與彩色光源
2、環境光的問題?–嘗試用單色光源，配一個濾鏡
3、閃光曲面?–嘗試用散射圓頂光
4、閃光，平的，但粗糙的表面?–嘗試用同軸散射光
5、看表面的形狀?–考慮用暗視場(低角度)
6、檢測塑料的時候–嘗試用紫外或紅外光
7、需要通過反射的表面看特徵?–嘗試用低角度線光源(暗視場)
8、組合光源有時也能解決問題
9、頻閃能夠產生比常亮照明20倍強的光