小昂說“視”|光源照明重要性及選型指南

光源照明是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素之一，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，所以針對每個特定的應(yīng)用實例，要選擇相應(yīng)的光源產(chǎn)品，以達(dá)最佳效果。

機(jī)器視覺對光源主要有以下幾個要求：高亮度、高均勻性、低功耗、長壽命、光譜特性好。機(jī)器視覺系統(tǒng)通過分析來自物品的反射光線來生成圖像，物品的生產(chǎn)材料、尺寸、形狀、顏色和表面處理都是重要影響因子，共同影響著反射光線，從而決定最終獲取的圖像品質(zhì)。

一幅好的圖像應(yīng)該具備如下條件：對比度明顯，目標(biāo)與背景的邊界清晰；背景盡量淡化而且均勻，不干擾圖像處理；與顏色有關(guān)的信息要真實，亮度適中，不過度曝光。高品質(zhì)的圖像源于適當(dāng)?shù)慕咕嗪驼彰?，對比度差和照明不均勻的圖像需要成像計算機(jī)花費更多的精力，不僅增加處理的時間，并且可能增加錯誤圖像分析的次數(shù)。合適的視覺照明方案將被測物體與環(huán)境背景盡量區(qū)分，同時清楚的顯示被測目標(biāo)的關(guān)鍵信息。照明的質(zhì)量和適宜性是創(chuàng)建一個強(qiáng)大和及時的視覺檢查的關(guān)鍵方面。一般來說，對比度高的圖像最容易處理，如果適當(dāng)控制照明，機(jī)器視覺系統(tǒng)將可以輕松處理圖像，并提供高度的可靠性和可重復(fù)性。

那么我們?nèi)绾芜M(jìn)行光源選型，打造合適的視覺照明方案，獲取最佳圖像效果呢？

首先，了解光源特性。這包括：

1.光源本身的特性。如光源的光譜分布、在被照射面上的亮度分布、光源使用中的溫度特性和壽命等特性。

2.光源與被照射物體的相互作用。光源照射在物體上，會發(fā)生反射、吸收和透射三種相互作用，不同材質(zhì)的物體，三種作用產(chǎn)生的現(xiàn)象不同，同一種物體上缺陷部分和其他部分，三種作用產(chǎn)生的現(xiàn)象也不同。

例如在表面檢測中，我們可以粗略的把目標(biāo)上的缺陷分成兩類，一類是幾何形狀缺陷，諸如凹坑、劃痕、裂紋、毛刺、凸起、擦傷、碰傷等；另一類是表面強(qiáng)度或密度缺陷，如氧化、生銹、污點、污跡等。前者使表面反射發(fā)生變化，后者使表面反射和吸收都發(fā)生變化。只有仔細(xì)研究光源與被照物相互作用的特點，才能確定光源及照明方式。

物體的色彩是光吸收的另一個例子。全波段的白光照射到物體表面，一些波長的光被物體表面吸收，一些波長的光被表面反射，物體呈現(xiàn)出與反射光相同頻譜的顏色。利用這個道理，我們可以使用黑白攝像機(jī)，選擇特定波長的光源，突出物體表面待檢測部分與其它部分的灰度差，實現(xiàn)可靠、穩(wěn)定的檢測。

3.光源的結(jié)構(gòu)。光源可以做成各種形狀結(jié)構(gòu)，每種形狀發(fā)出光的特點不同。如：漫反射光——可以在目標(biāo)平面上獲得均勻的光照；直射光——通過反射和產(chǎn)生陰影顯示邊緣和表面結(jié)構(gòu)，但光源或目標(biāo)的移動和傾斜都會明顯地影響圖像亮度和對比度。另外，光源可以放在被照物體的上方或下方，變換各種角度和高度，通過不同形狀和照明方式的組合，利用諸如產(chǎn)生陰影、產(chǎn)生高亮區(qū)域或無反射區(qū)域的方法，使目標(biāo)上的檢測區(qū)域與其它區(qū)域有盡可能大的區(qū)別。

其次，了解光源選型方法。一般從以下幾個方面去選擇合適的光源照明：

1.根據(jù)視野大小（視野要比被測物稍大），所選光源大小要保證照射所拍攝視野內(nèi)區(qū)域亮度一致、均勻；

2.根據(jù)物體的形狀；

3.根據(jù)所檢測物體的顏色；

4.根據(jù)光源的角度，如果選擇一個錯誤角度的光源，哪怕光源再亮，反射的光線卻沒有被鏡頭所吸收，圖像也是黑的。

無論我們從哪個方面選擇光源，最終的目的是為了在提取圖像時能夠?qū)⒈粶y物體與背景明顯區(qū)分開來，最大程度地突出被測物體的特征點，其次是要保證所選光源的均勻穩(wěn)定性。

規(guī)劃一套新的自動化檢驗系統(tǒng)時，首先要做的是了解待檢驗的物品，比如表面處理、顏色等。同樣重要的是了解生產(chǎn)環(huán)境、工作距離、安裝空間、照射方式、客戶成本，還有相機(jī)、鏡頭等硬件因素的影響。然后，審查不同光源的優(yōu)點和缺點。選擇適當(dāng)?shù)墓庠春螅?span style="color:rgb(0,94,173);">下一個決定是如何定位光源，以確保最大的有效性。通過適當(dāng)?shù)墓庠唇M合以及光源相對于物品的安裝方式，相機(jī)可以根據(jù)需要忽略或強(qiáng)調(diào)物品的特征，以確保生成清晰、一致的圖像，從而滿足應(yīng)用的檢驗需求。

昂視可以幫助您確定最佳光源和光源定位選擇，以滿足您的特定應(yīng)用需求。同時，從前期的項目咨詢、產(chǎn)品選擇、制定智能檢測解決方案，再到生產(chǎn)線運行、現(xiàn)場調(diào)試指導(dǎo)、技術(shù)培訓(xùn)及完善的售后服務(wù)支持，都可以為您提供全程服務(wù)，助您視覺檢測無憂。