选光源的一些技巧

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-11-19 01:26 98阅读 0赞

光源是基础，打光是艺术。一个好的打光效果，基本决定了视觉检测成功的一大半。

光源的合理性选择，直接影响了输入图像数据的质量与应用效果。针对每个不同的应用案例与环境，需要选择相应的光源与合理的照明方式，以求达到最好的应用效果。

### 1）光源可分为可见光和不可见光。 ###

常用的几种可见光源有LED灯、萤光灯、卤素灯（光纤光源)、特殊光源。

**LED 灯：（**寿命长，响应快，有多种颜色，基本是目前的主流产品**）**

• 使用寿命约**10000－30000**小时。• 可以使用多个LED达到高亮度，同时可组合不同的形状；• 响应速度快，波长可以根据用途选择，制成不同的颜色。

**萤光灯**：

• 使用寿命大约**1500－3000**小时；• 优点：**扩散性好**、适合大面积均匀照射；• 缺点：响应速度慢，亮度较暗。

**光纤卤素灯：**

• 使用寿命大约**1000**小时；• 优点：**亮度高；**• 缺点：响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化。

### （2）按照射方式不同可分为背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。 ###

**背向照明**是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得**高对比度**的图像，图像效果为黑白分明的**被测物轮廓**，常用于**尺寸测量**；

**前向照明**是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式**便于安装**，主要用于**检测物体表面的重要细节特征、缺陷和划痕。**

**结构光照明**是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，**解调出被测物的三维信息。**

**频闪光照明**是将高频率的光脉冲照射到物体上，**摄像机拍摄要求与光源同步。**

### （3）按照照明方式可分为穹形光源、环形光源、平行光源、同轴光源、点光源、低角度光源、线光源、光栅等。 ###

**选择光源的角度：根据期望的图像效果，选择不同入射角度的光源。**

**穹形光源**，主要用于**球型或曲面物体的缺陷检测**、不平坦的光滑表面**字符检测**、金属或镜面的表面检测。如玻璃瓶、滚珠、小工件表面、塑料或铝制容器等。

**环形光照射**，多用于集成电路料带与管脚**字符**、金属工件刻印**字符**、光滑**表面划痕**、**瓶口尺寸或裂痕**、平面**工件表面质量检测**。

**条形光源**（可控照明，红色，蓝色，绿色单色光源）也叫条形灯是一种从侧面打光的照明光源，常用的角度是45度，也有更小的角度。侧光灯可以避免正面照射产生的强烈反光，同时还可以对边缘部分实现高亮的照明。是一种在尺寸测量、外观检测方面应用非常广泛的一种照明方式。常用于：LCD缺陷的检测、包装文字检测、包装膜破损检测、纸张质量检测、常规印刷质量检测、制造物裂纹的检测、电子部件的形状识别和大小的测量、各种线阵检测等。

**同轴光照射**，图像效果为明亮背景上的黑色特征，用于**反光厉害的平面物体检测**，能够加强有差异角度的表面特征，**增强表面纹理**（划痕、凹陷、压印），**减少阴影**。如**金属、玻璃**等光洁表面的**划痕**和**瑕疵检测**，芯片和硅片的**破损检测**、金属件上的冲压字符检测、线路板焊点与符号、集成电路的管脚字符检测等。

高角度照射，图像整体较亮，**适合**表面**不反光物体**；

低角度照射，图像背景为黑，特征为白，可以**突出**被测物**轮廓**及表面**凹凸变化**；

多角度照射，图像整体效果较柔和，适合**曲面物体检测**；

![43c090886088f77bddb80cf58e244091.png][] 不同角度照射的效果图

![不同角度照射的效果图][43a67cad67b3248c49406f87490ad9e4.png] 不同角度照射的效果图

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### 不同颜色光源体现出来的效果 ###

![a2a3b0c09938c7be98cc9f0091121a2b.png][]

### **A、如何评价一个光源的好坏？** ###

1) **对比度**

对比度对机器视觉来说非常重要。机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使**需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度**，从而易于特征的区分。对比度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。**好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。**

2) **鲁棒性**

鲁棒性就是对环境有一个好的适应。好的光源需要在实际工作中与其在实验室中的有相同的效果 。

3) **亮度**

当选择两种光源的时候，最佳的选择是选择更亮的那个。光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深 。

4) **均匀性**

均匀性是光源一个很中要的技术参数。均匀性好的光源使系统工作稳定 。

5) **可维护性**

可维护性主要指光源易于安装，易于更换 。

6) **寿命及发热量**

光源的亮度不易衰减过快，这样会影响系统的稳定，增加维护的成本 。发热量大的灯亮度衰减快，光源的寿命也会受到很大影响。

### **B、如何依靠光源增强图像对比度？** ###

使用相同颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变亮；

使用相反颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变暗。

不同的波长，对物质的穿透力(穿透率)不同，波长越长，对物体的穿透力愈强，波长越短，对物质表面的扩散率愈大。

### **C、[选光源的一些技巧][Link 1]** ###

最后我们大致总结出，光源选型中的一些技巧，选型时可参考：

1、需要前景与背景更大的对比度?–考虑用黑白相机与彩色光源

2、环境光的问题?–尝试用单色光源，配一个滤镜

3、闪光曲面?–尝试用散射圆顶光

4、闪光，平的，但粗糙的表面?–尝试用同轴散射光

5、看表面的形状?–考虑用暗视场(低角度)

6、检测塑料的时候–尝试用紫外或红外光

7、需要通过反射的表面看特征?–尝试用低角度线光源(暗视场)

8、单个光源不能有效解决问题时,考虑用组合光源

9、频闪能够产生比常亮照明20倍强的光

参考：

1.  [工业光源知识合集][Link 2]
2.  [相机光源镜头选型][Link 3]
3.  [机器视觉：光源基础及选型][Link 4]
4.  [https://blog.csdn.net/IntegralforLove/article/details/87911341][https_blog.csdn.net_IntegralforLove_article_details_87911341]

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[Link 1]: https://www.pianshen.com/article/37221538604/
[Link 2]: https://blog.csdn.net/liubing8609/category_2810421.html
[Link 3]: https://blog.csdn.net/weixin_42291376/article/details/107612877?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~OPENSEARCH~default-2.control&dist_request_id=&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~OPENSEARCH~default-2.control
[Link 4]: https://blog.csdn.net/liubing8609/article/details/80727140
[https_blog.csdn.net_IntegralforLove_article_details_87911341]: https://blog.csdn.net/IntegralforLove/article/details/87911341