機器視覺中如何選擇合適波長的光源

在機器視覺系統(tǒng)中，常常借助光源來提高成像的效果，已提高檢測的效率和準(zhǔn)確度。那么不同的材料、特征往往需要的不同的光源才能有顯著效果，我們今天就來看看如何選擇合適波長的光源。

首先，我們來了解光和波長。光是一種電磁波，它以波動的形式傳播。如下圖所示，在傳播過程中光波的一個完整波周期的長度，即從一個波峰（或波谷）到相鄰波峰（或波谷）之間的距離λ就是波長。通常用納米（nm）作為單位來表示。

第二，波長的分類。

光作用于物體會發(fā)生反射、折射、透射及吸收。機器視覺行業(yè)最常利用的是反射光。因此選擇光源時，要根據(jù)對象物的材質(zhì)、顏色及特征等，選擇合適的波長及作用方式。380nm至760nm為可見光，之間依次為紫，藍，青，綠，黃，橙，紅七種顏色組成，白色光是由可見光中不同波段的光混合組成，而10nm至380nm之間為紫外線，760nm至1000um之間為紅外線。

可見光的顏色直接跟波長相關(guān)。在紅綠藍三基色中，紅光波長最長，綠光其次，藍光波長最短。白光由紅綠藍三種光混合組成。對象物易反射同波長或相近波長的光。，若對象物為紅色，則易反射紅光。若對象物是白色，則三種光都易反射。若對象物是黑色，則三種光都會被吸收。因此，當(dāng)被觀測的對象物有顏色時，需要根據(jù)上面的理論選擇正確波長的光以得到明暗對比度更明顯的圖片，如下圖所示。

另外，紅外波長的光穿透性強，可用于需透過一層物質(zhì)觀察下一層物質(zhì)的應(yīng)用，藍光波長短，穿透性弱，因此若需檢測平面上的劃傷等缺陷，藍光效果會更突出。

第三，不同金屬材料對不同光源的反射率也各不相同。有一些特殊波段在機器視覺應(yīng)用中也并不少見。如短波紅外與近紅外，常用于硅晶體檢測、太陽能電池檢查、農(nóng)產(chǎn)品/食品分類等；紫外則常用于膠水固化、光致發(fā)光檢測等。在實際機器視覺應(yīng)用中，我們可以根據(jù)被測物材料特性，選擇對應(yīng)波段的光源，也可以利用濾光片過濾掉不需要的波長，只允許某一波段的光進入鏡頭進行成像，從而提升圖像質(zhì)量。

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