机器视觉系统光源配置
工业自动化中的机器视觉配置教程
工业自动化中的机器视觉配置教程在工业生产和制造领域，机器视觉技术的应用日益广泛。
机器视觉系统能够以高速、高精度、无疲劳的方式执行任务，为生产过程中的质量控制、产品检测和物流管理等提供了极大的便利。
而正确配置机器视觉系统是确保其有效运行的重要一步。
本文将为您介绍在工业自动化中的机器视觉配置教程，帮助您了解如何正确地配置机器视觉系统。
1. 硬件选择与准备在配置机器视觉系统之前，首先需要根据应用需求选择合适的硬件设备。
这包括相机、镜头、光源和图像采集卡等。
选择相机时，需要考虑分辨率、帧率和感光元件类型等因素。
镜头的选择应根据目标检测物体的大小和距离来确定。
合适的光源能够提供适当的照明条件，以确保图像质量。
图像采集卡负责将相机采集到的图像传输到计算机进行处理。
2. 软件安装与配置选择适当的机器视觉软件是配置成功的关键。
常用的机器视觉软件包括HALCON、Matrox Imaging Library (MIL)和OpenCV等。
根据自己的需求，选择最适合的软件进行安装。
安装完成后，需要进行软件的初始化配置。
配置软件的基本参数，如图像分辨率、帧率和图像格式。
此外，还需要配置相机的参数，如曝光时间、增益和白平衡等。
3. 图像采集与处理在配置完硬件和软件后，需要进行图像采集和处理的设置。
首先，连接相机和计算机，并确保相机能够正常采集图像。
然后，在机器视觉软件中创建一个图像采集节点，并进行相关参数的设置。
设置采集方式、采集触发方式和触发信号等。
在采集到图像后，进行图像处理的配置。
根据应用需求，配置图像处理算法，如边缘检测、形状匹配和颜色识别等。
调试和优化参数，以获得最佳的图像处理结果。
4. 合理布局与标定机器视觉系统中的摄像头位置和角度对检测和识别过程有重要影响。
因此，在配置机器视觉系统时，需要合理布局摄像头的位置。
考虑到观察角度和目标位置，摄像头应处于最佳位置。
此外，还需进行摄像头的标定。
通过标定摄像头，可以获得摄像头的内外参数，提高图像测量的精度和准确性。
机器视觉系统——光源篇
机器视觉——光源篇收藏一、为什么要使用光源•目的将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像•地位机器视觉三大技术（采像技术，处理技术，运动控制技术）之一•重要性直接影响系统的成败，处理精度和速度二、光源的种类•理想的光源应该是明亮，均匀，稳定的•视觉系统使用的光源主要有三种高频荧光灯光纤卤素灯LED（发光二极管）照明•高频荧光灯使用寿命约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•LED灯使用寿命约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三、LED光源的优势•可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；•可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；•通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；•使用寿命长（约3万小时，间断使用寿命更长）；•反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度；•电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯；•运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方面体现出更大的优势；•可根据客户的需要，进行特殊设计。
四、LED光源的颜色•主要颜色红色蓝色绿色白色•其他颜色橙色红外紫外五、照明技术的基础知识1、照射光的种类(1)直射光主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产生相对高的对比度图像。
(2)漫射光（扩散光）各种角度的光源混合在一起的光。
日常的生活用光几乎都是扩散光。
(3)偏振光在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动的光。
通常是利用偏光板（片）来防止特定方向的反射。
(4)平行光照射角度一致的光。
太阳光就是平行光。
发光角度越窄的LED直射光越接近平行光。
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。
机器视觉光源选型技巧及应用案例
光源选型技巧及应用案例光源选型技巧及应用案例用一句常说的话来开头：机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断；机器视觉系统主要包含相机、镜头、光源、图像处理系统和执行机构。
而光源作为其中重要组成部分，直接关系到系统的成败。
为什么这样说呢，在视觉系统中图像是核心，选择合适的光源能够呈现一幅好的图像，能够简化算法提高系统稳定性，一幅图像如果曝光过度则会隐藏很多重要的信息；出现阴影则会引起边缘误判；图像不均匀则会导致阈值选择困难。
因此要保证有较好的图像效果，就必须要选择一个合适的光源。
机器视觉涉及行业广泛包含电子、汽车、包装、印刷、食品、医疗等。
因而我们面临的检测产品也是多种多样:形状大小不同、颜色材质不一、检测环境和指标各异。
面对种类繁多要求各异的检测产品如何选择光源呢，我们先来看一下常见的光源特性。
目前理想的视觉光源有高频荧光灯、光纤卤素灯、氙气灯、LED 光源。
应用最多是LED光源，这里就详细介绍几种常见的LED光源。
1、环形光源：LED灯珠排布成环形与圆心轴成一定夹角，有不同照射角度、不同颜色等类型，可以突出物体的三维信息；解决多方向照明阴影问题；图像出现灯影情况可选配漫射板，让光线均匀扩散。
应用：螺丝尺寸缺陷检测，IC定位字符检测，电路板焊锡检查，显微镜照明等。
2、条形光源：LED灯珠排布成长条形。
多用于单边或多边以一定角度照射物体。
突出物体的边缘特征，可根据实际情况多条自由组合，照射角度与安装距离随有较好自由度。
适用较大结构被测物。
应用：电子元件缝隙检测，圆柱体表面缺陷检测，包装盒印刷检测，药水袋轮廓检测等。
3、同轴光源：经面光源采用分光镜设计。
适用于粗糙程度不同、反光强或不平整的表面区域，检测雕刻图案、裂缝、划伤、低反光与高反光区域分离、消除阴影等。
需要注意的是同轴光源经过分光设计有一定的光损失需要考虑亮度，并且不适用于大面积照射。
应用：玻璃和塑料膜轮廓和定位检测，IC字符及定位检测，晶片表面杂质和划痕检测等。
机器视觉技术与应用实战-光源选型,打光方式和台架
（4）背光照射 特点：光源安置在与相机同轴且位于被测物体的后面。 背光方式用来突出显示不透明物体的外形轮廓， 所 以这种照明方式只适用于待测目标需要的信息可以从其轮廓中获得的场合。例如尺寸测量、 形状判断等。 （背光源、平行背光源）
《机器视觉技术与应用实战》
（5）多角度照射 特点：RGB三种不同颜色不同角度光照，可以实现焊点的三维信息的提取。适用于组装机板的焊锡部份、球 形或半圆形物体、其它奇怪形状物体、接脚头（AOI光源）
• 观察实验法（Look and Experiment-最常用） 尝试使用不同类型光源在不同位置、角度照射物体，通过相机观察图
• 科像学。分析法（Scientific Analysis-最有效） 分析成像环境及客户需求，综合考虑推荐解决方法。
《机器视觉技术与应用实战》
光源选择的原则和标准
光源选择的原则 1.根据检测产品特征选择，一般选择光源的大小要比产品大，这样照射的光线才能覆盖到整个产品；选择的 光源的形状接近产品形状，可以让整个产品区域光照强度一致；光源颜色选择是要能够让检测目标与背景有 一定对比度，在黑白相机下使用与产品目标区域颜色接近的光源能够该区域呈现更高的灰度，反之则呈现较 低灰度；如果产品表面反光较强可以选用均匀性更好的无影光源，目标特征不明显则选用指向性或平行性更 好的光源。 2.根据机构要求，光源能够满足设备的安装空间，产线的速度快就需要选择亮度更高的光源；在特殊环境 （潮湿、高温）就需要考虑光源性能（防水、散热）。 3.实际测试，光源照射能够呈现有效对比度，也要保证各个区域的均匀性。一般在检测区域目标和背景一个 接近255灰度的峰值，这个时候对比度一般最高加强或减弱光源亮度都会影响对比度差值。当出现较好对比 图像时一定要把检测物体放在视野内的各个位置看看图像是否一致，这样才能保证在实际环境中的稳定性
【机器视觉】机器视觉光源详解...
【机器视觉】机器视觉光源详解...00. 目录文章目录•o00. 目录o01. 自然光介绍o02. 光的颜色介绍o03. 机器视觉光源o▪ 3.1 环形光源▪ 3.2 条形光源(常规型)▪ 3.3 条形光源(非标型)▪ 3.4 条形组合光源▪ 3.5 高亮高均条形光源▪ 3.6 面光源(背光源)▪ 3.7 平行面光源▪ 3.8 开孔面光源▪ 3.9 侧面道光背光源▪ 3.10 同轴光源▪ 3.11 直角同轴光源▪ 3.12 高亮高均同轴光源▪ 3.13 同轴平行光源▪ 3.14 线性光源▪ 3.15 圆顶光源▪ 3.16 隧道光源o04. 附录01. 自然光介绍在生活中，光主要来自于太阳光，而太阳光的辐射也是最为全面的，虽然太阳光看起来是没有颜色的，但是太阳光的组合成分却是最为复杂，即太阳光是复合光线，接下来介绍下太阳光的组合成分；太阳光主要分为两部分：不可见光，可见光；不可见光主要分为红外区域的不可见光和紫外区域的不可见光：可见光主要是波长为760nm~380nm 的光，而这部分光可以通过对太阳光使用三棱镜色散获取到；在表现不同的可见光中，不同波长的光线呈现不同的颜色，即波长决定特定颜色的特征；在日常生活中，太阳光/白光包含多种颜色波段的光，而这种白光可以通过三棱镜进行分解，这些我们在初级物理中即可了解到；机器视觉光源主要用到的是可见光、部分红外光、部分紫外光；02. 光的颜色介绍机器视觉中光的颜色介绍（1）白色光：机器视觉中白色光分为冷、暖、中间色调颜色，通常在拍摄彩色图像时使用此类光源效果较好，如果对于彩色图像中某一部分有特殊需求，可以另做相关操作；（2）蓝光：三原色光中的其中一种，比较适用于银色背景下的目标物的打光；（3）红光：同属于三原色光中的一种，可以透过一些比较暗的物体，也可以根据颜色的吸收等不同的方法，实现不同打光效果，突出检测目标的特征，并且红色光源能够提高对比度；（4）绿光：主要针对于红色背景、银色背景，并且在3C 应用中，传送带多数为绿色；（5）红外光：属于不可见光之一，透过力强，对于塑料穿透性好，可以将封装好的金属电路等内部元件显示出来，在此种应用场景下，效果和 X 射线一样好，且对于人体无伤害；（6）紫外光：属于不可见光之一，波长较短，且穿透力强，主要应用于证件检测，触摸屏ITO 检测，点胶溢胶检测，金属表面划痕检测等；（7）X-ray 激光：波长短，穿透性好，可以用于透视检测、轮毂划痕及裂纹检测等；可见光的三原色光的三原色包括R 、G 、B （红、绿、蓝）三种颜色的光，生活中以及工业视觉中不同颜色的光均可以通过以上三种光进行合成；如下：红 + 绿 = 黄红 + 蓝 = 青红 + 绿 + 蓝 = 白且红、绿、蓝三种颜色均不能被再次分解，适用这三种颜色基本可以形成所有的颜色；如下示例图像所示的加色规律：根据光的颜色以及光的冷暖，可以将不同颜色形成一个色环，如下图所示，相邻的颜色是相似色，相对颜色是相对色；机器视觉系统中光源的作用1.强化特征，弱化背景2.突出测量特征3.提高图像信息4.简化算法5.减低系统设计的复杂度6.提高系统的检查精度、速度03. 机器视觉光源3.1 环形光源机器视觉光源工业照明检测LED光源环形光源产品描述环形光源采用高柔性基板材质，独特的制作方法，可以任意角度弯曲，以构成具有最佳外径、内径和照射角度的照明系统。
机器视觉光源选型技巧与配光技术
迷你-模拟控制器（APC2424-1/2M)
命名规则
LTS
APC
24
24
1/2
M
迷你型
模拟控制器 电压
总功率 通道数
体积小不带外触发， 不带数字显示屏 单路最大功率24W
性价比高，便于控制成本
标准-模拟控制器（APC2424-1/2/4)
命名规则
LTS
APC
24
24
1/2/4
电
模拟控制器 电压
两条条光源照射
组合条光源照射
多用于大面积照射应用
视觉光源类型
环形/回型背光源
中间开圆形口(环形)
中间开方形口(回型)
PCB板或大面积(图为电池) 等检测，尺寸可定制
视觉光源应用
光源选用效果对比
回条型光背源光照源射照射
组合条光源照射
视觉光源类型
同轴光源
印刷条码字符检测
亮度较弱，照射面积不能太大 应用领域：
多色多角 度照射，能 准确反映物 体表面坡度 信息
电路板焊锡检测
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视觉光源类型
定制光源
2米大背光，3米线光，根据客户要求进行各种定制
2米大背光源
3米长线光源
红外光应用
染料颜色过滤
白色前光
红外低角度前光
红外强背光
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紫外光应用
激发荧光、高散射率
40
不同波长的光聚焦位置会有差异
不同物体（玻璃）对不同波长的光折射率不同，在不同波长光 照下，镜头的焦平面也不同，消色差镜头的能力总是有限的。
白色条形光效果
白色环形光效果
光源选型介绍
光源选型案例
蓝色条光效果 红色条光效果
机器视觉LED光源照明技术说明
.机器视觉LED光源照明技术说明一、机器视觉光源照明技术的几个要素1、方向：选择不同的光源，控制和调节照射到物体上的入射光的方向是机器视觉系统设计的最基本的参数。
它取决于光源的类型和相对于物体放置的位置。
1）直射光：入射光基本上来自一个方向，射角小，它能投射出物体阴影；2）散射光：入射光来自多个方向，甚至于所有的方向，它不会投射出明显的阴影。
2、光谱：光是由单一的或多种成份的光谱组成的，例如日光的光谱就是由从红外到紫外的所有光谱组成的，人眼能感觉的光谱范围在380nm至780nm之间，即从红色780nm到紫色380nm光的颜色，取决于光源所产生的光的类型，以及覆盖在光源或摄像机镜头上的光学滤色镜。
3、偏振性：（Polarization ）又称极化光，是光波的一种特性，光在传播时和电磁波一样是震荡的，一般的光波的震荡方向是不定的，而极化光的震荡方向处在一个确定的平面上，例如线性极化光的振荡轴与传播方向垂直。
光波的这种定向性，在镜面式的反射光中保留了这种偏振性，而漫散式的反射光则丢失了。
这样就可以使用光线的偏振性使镜面眩光掠过摄像机镜头，来消除镜面反射光的影响。
强度：光照的强度会影响摄像机的曝光，光线不足则意味着低对比度，就要加大放大倍数，就可能同时将噪音放大，也可能会使镜头的光圈加大，但景深减小了，增加了散热的可能？反过来，强度过大会浪费能量，并带来散热的问题。
均匀性：在所有的机器视觉应用中，都会要求均匀的光照，因为所有的光源随着距离的增加和照射角的偏离，其照射强度减小，所以在对大面积物体照明时，会带来较大的问题，有时只能做到视场的中心位置保持均匀。
二、影响机器视觉照明的几个特性1、反射特性：从物体反射入射光的性能，有二种很不同的反射特性。
1）、镜面式反射：光线的反射角等于入射角。
镜面式反射有时用途很大，有时又可能产生极强的眩耀。
在大多数情况应避免镜面反射。
2）、漫散：照射到物体上的光从各个方向漫散出去。
机器视觉系统之光源的分类
机器视觉系统之光源的分类
■迎下戴光源
机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。
而图像的获取是机器视觉的核心，图像的获取系统则是由光源、镜头、相机三部分组成。
光源的选取与打光合理与否可直接影响至少30%的成像质量。
所以光源是机器视觉系统中非常重要的一部分。
作用
通过适当的光源照明设计，使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离，可以大大降低图像处理算法分割、识别的难度，同时提高系统的定位、测量精度，使系统的可靠性和综合性能得到提高。
反之，如果光源设计不当，会导致在图像处理算法设计和成像系统设计中事倍功半。
因此，光源及光学系统设计的成败是决定系统成败的首要因素。
照亮目标，提高目标亮度；
突出测量特征，简化图像处理算法；
克服环境光的干扰，保证图像的稳定性，提高图像信噪比；
提高视觉系统的定位、测量、识别精度，以及系统的运行速度；
降低系统设计的复杂度，形成最有利于图像处理的成像效果；
分类
1、环形光源
环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合，更能突出物体的三维信息；高密度LED阵列，高亮度；多种紧凑设计，节省安装空间；解决对角照射阴影问题；可选配漫射板导光，光线均匀扩散。
应用领域:PCB基板检测，IC元件检测，显微镜照明，液晶校正，塑胶容器检测，集成电路印字检查2、背光源
用高密度LED阵列面提供高强度背光照明，能突出物体的外形轮廓特征，尤其适合作为
显微镜的载物台。
红白两用背光源、红蓝多用背光源，能调配出不同颜色，满足不同被测。
机器视觉光源选型的三大技巧
机器视觉光源选型的三大技巧
1.明确应用场景：明确机器视觉应用场景，根据实际现场照明状况，把握被测件材质、颜色等特性，以此为基础，挑选出适宜的光源。
2.结合光源特性：了解常见光源特性，根据实际应用场景，例如
颜色要求、色差要求、光强需求等，结合自己的需求，来决定最终的
光源类型及数量。
3.尝试实现搭配：可以尝试多种光源搭配实现一定的目的，再结
合多光源搭配时应注意的事项，例如光源之间的互补有助于提高图像
质量，把握照明均匀程度。
机器视觉镜头选用原则、光源、相机解析
基本参数镜头的主要参数有焦距、分辨率、工作距离、景深、视野范围、畸变量等。
分辨率：指在像面处镜头在单位毫米内能够分辨的黑白相间的条纹对数，受镜头结构、材质、加工精度等因素的影响。
下图的分辨率为1/2d，其中，d为线宽。
分辨率的单位为lp/mm（线对/毫米）。
镜头和相机的分辨率影响最终成像的质量。
工作距离：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小工作距离、大于最大工作距离的系统一般不能清晰成像。
景深：以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心，前后存在一个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。
景深受焦距和光圈的影响：镜头的焦距越短，景深的范围就越大，光圈越小，景深就越大视野范围：图像采集设备所能够覆盖的范围，即和靶面上的图像所对应的物平面的尺寸。
焦距：镜头焦距与凸透镜的焦距概念略有不同，因为镜头是多个凸透镜组合而成的。
焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。
根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
畸变量：因凸透镜的固有特性造成的成像失真，无法完全消除。
畸变像差只影响成像的几何形状，而不影响成像的清晰度。
选用原则在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
第一步选择合适的镜头接口常用的镜头接口类型有C口、CS口、F口等，在选用镜头时要首先确定镜头的接口类型。
第二步确定焦距焦距是相机最主要的参数之一，一般先考虑焦距是否能够满足需求。
根据系统的整体尺寸和工作距离，结合靶面尺寸和待测范围的比值可以计算出镜头的焦距。
第三步确定靶面尺寸镜头的靶面尺寸要大于相机的靶面尺寸，否则进光量可能会导致图像信息的缺损。
第四步根据项目需求，综合考虑分辨率、畸变、景深等参数，根据光照环境确定光圈。
机器视觉硬件中的光源光源选用1.形状自由度高，可以组合成各种形状、尺寸，能够自由调整照射角度，可以根据客户需要定制；2.可以根据需要制成各种颜色，并可以随时调整亮度；3.光源散热性好，光亮度稳定，使用寿命长，可连续使用约数万小时；4.反应快捷，可在极短时间内达到最大亮度；5.运行成本低，性价比较高。
机器视觉光源概述、对光源的要求
机器视觉光源概述、对光源的要求一、机器视觉光源概述、对光源的要求机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、IO卡等)。
一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。
一个典型的工业机器视觉系统包括:光源、镜头（定焦镜头)、变倍镜头、远心镜头、显微镜头)、相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡）、图像处理软件、监视器、通讯Ⅰ输入输出单元等。
二、为什么要使用光源?目的:将被测物体与背景分离，获取高质量、高对比度的图像，好的光源可以很大程度上减少无关的背景信息，突出被测物体的特征。
重要性:直接影响处理精度和速度，甚至机器视觉系统的成败，优秀的打光工程能够降低算法开发的难度。
三、机器视觉对光源的要求(1)对比度:给被检测物体打光的根本目的就是提高缺陷与背景的对比度，将缺陷凸显出来，便于机器视觉算法进一步处理。
它是光源选择的最重要参考之一。
(2)均匀性;不均匀的照明会给后期的图像处理带来诸多不便，甚至会使得采集的图像变得没有处理的价值。
例如光滑的零件会产生镜面反射，因此会在其表面产生耀眼的光斑，如果缺陷刚好被光斑覆盖，就会出现漏检或者误检的情况。
(3)亮度:亮度太大的话，缺陷可能会被淹没，亮度太小，缺陷的对比度可能也会不明显，打光也就失去了原有的意义，所以要合理选择光源的亮度。
(4)稳定性:是指光源在一个时间范围之内稳定的发光。
(5)成本与寿命:价格很高的不一定是最合适的，也不一定承受的起。
光源的使用寿命越长越好，一来可以减少开支，二来可以减少更换光源带来的系统调整。
四、光学基础光：可见光的色散谱根据波长依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
对应的波长（频率)在下表列出。
绿光波长为500-560nm，黄色波长为580-595nm。
育儿知识：机器视觉光源选型
机器视觉光源选型从事机器专业的人就知道，在机器视觉系统中，获得一张高质量的可处理的图像是至关重要的。
系统要想成功，首先要保证图像质量好，特征一定要明显，这样才能在识别的时候有高的正确率。
那么，机器视觉光源选型是怎样的呢？机器视觉光源选型的基本要素1、亮度：在两种光源中选择时，最佳的选择是更亮的那个。
当光源不够亮时，可能有三种不好的情况会出现。
第一，相机的信噪比不够；由于光源的亮度不够，图像的对比度必然不够，在图像上出现噪声的可能性也随即增大。
第二，光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深。
第三，当光源的亮度不够的时候，自然光等随机光对系统的影响会最大。
2、光源均匀性：不均匀的光会造成不均匀的反射。
均匀关系到三个方面。
第一，对于视野，在摄像头视野范围部分应该是均匀的。
简单的说，图像中暗的区域就是缺少反射光，而亮点就是此处反射太强了。
第二，不均匀的光会使视野范围内部分区域的光比其他区域多。
从而造成物体表面反射不均匀（假设物体表面的对光的反射是相同的）。
第三，均匀的光源会补偿物体表面的角度变化，即使物体表面的几何形状不同，光源在各部分的反射也是均匀的。
3、光谱特征：光源的颜色及测量物体表面的颜色决定了反射到摄像头的光能的大小及波长。
白光或某种特殊的光谱在提取其他颜色的特征信息时可能使比较重要的因素。
当分析多颜色特征的时候，选择光源的时候，色温是一个比较重要的因素。
4、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。
有一个好的光源是很重要的，因为这样才能让你需要寻找的特征十分明显。
除了是摄像头能够拍摄到部件外，好的光源应该能够产生最大的对比度、亮度足够且对部件的位置变化不敏感。
光源选择好了，剩下来的工作就容易多了。
突然胃痛怎么快速缓解有时候一些人会突然发生胃痛的现象，其实胃痛疾病是很常见的，所以说当出现胃痛的时候，也一定要掌握他的一些快速缓解方法，因为这样的话才能给自己减轻病痛。
机器视觉系统构成要求
机器视觉系统构成:一、相机和感光元件1、CCD感光芯片一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。
CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。
2、相机种类：线阵/面阵、隔行/逐行、黑白/彩色、数字/模拟、低/高、CCD/CMOS指标：像元尺寸、分辨率、靶面大小、感应曲线、动态范围、灵敏度、速度、噪声、填充因子、体积、质量、工作环境等工作模式：free run、trigger、长时间曝光等选型时主要考虑因素：1）分辨率2）速度3）灵敏度4）体积/重量5）接口二、镜头1、接口形式：C-Mount/CS-Mount/F-Mount/Others2、镜头类型：标准、远心、广角、近摄、远摄等3、选择依据：相机接口/物距/拍摄范围/CCD尺寸/畸变的允许范围/放大率/焦距/光圈等4、相关参数：1）放大率、2）焦距3）对焦范围4）失真5)视场6）景深7）分辨率5、镜头选择四大原则：原则一:相机芯片尺寸镜头尺寸≧相机芯片尺寸原则二:相机接口类型原则三:镜头工作距离系统设计与镜头工作距离的选择1.先选择镜头，后设计系统2.尽可能选择成熟已有的产品3.镜头的工作距离包含了一个区间的概念原则四:镜头视场角6、镜头的选择方法：1）像元分辨率：a、是系统设计的一项关键指标a、确定放大率2）具体应用的约束条件：测量，检测（颜色）→确定畸变率、色差物距与安装尺寸→确定焦距与变焦范围光强及其一致性→确定光圈及调整范围相机→确定接口方式与靶面检测目标和要求的一致性→确定是否需要变焦、变倍、变光圈3）辅助手段：接圈转接环定做三、光源1、为什么需要光源1）好的打光方式等于成功了一大半2）光源调制目标信息后传递给探测器（将目标想成我们自己）3）探测器所获得的光线必须包含足够的信息以便分离感兴趣的主要特征信息，并便于处理器将它们区分开来目标是最大化感兴趣区域的特征同时抑制其他的特征（噪声） 2、照明规则1）光线太暗（太亮）会影响视觉系统 2）照明的主要功能是产生光学信号3）减少噪声是照明要解决的主要问题之一4）只有来自于目标并到达镜头的光线才是有效的光线5）进入镜头但非来自目标的光线为杂散光，它降低图像质量 6）来自目标任意点的光线都应填满镜头的入瞳 3、各种光源的效果： 环形光源：低角度方式：背光照明：同轴照明光源：优点：可以抑制反光和消除图像中的重影；常见应用：检测镜面物体上的划痕优点：亮度大、灵活； 缺点：阴影和反光；常见应用：检测平面和有纹理的表面。
【机器视觉培训】光源主要参数与选型原则
光源主要参数与选型原则一、光源参数光谱：简单地讲，就是光能量在不同频率上的分布。
1，线谱（非连续光谱）：其中又分单色光、复色光，例如激光就是很好的单色光。
2，连续光谱：例如自然光，日光灯发出的荧光。
色温：光源发射光的光谱成分与绝对黑体在某一温度下辐射光谱相同（或最相近）时，绝对黑体的温度就称为该光源的色温。
一般色温高的光源，光谱成分偏蓝，色温低的偏红。
光功率：指单位时间内光源辐射出的各波长光能量总合。
照度场特性：一个光源它有照射范围大小，不同距离上有强弱不同，在特定区域还有不同的照度强弱分布规律。
这些在光源的使用上都要加以考虑。
光谱敏感度（灵敏度）：主要针对CCD，CMOS芯片来说的，指芯片对不同波长光的响应度。
一般的可以查看器件的灵敏度曲线。
光谱光视效率：这个概念与上面光谱敏感度类似，不同的是靠人眼来接收。
指人眼对不同波长光的敏感度。
以波长555nm的绿光对人眼最敏感，规定为1，并以此为参照，统计了其它波长光对人眼的敏感度。
由此定义的人眼对不同波长的敏感度函数称为“视见函数”。
一些其它特性也需要关注：例如外形、体积、重量、寿命（衰减规律）、响应速度等等。
上面是光源的共同属性，在选择时均要加以考虑。
具体应用上，往往是对其某项或某几项要求高，就应该重点关注。
二、光源种类光源种类的区分方式有多种，一般根据发光器件可以分为LED、氙灯、石英灯、高频荧光灯等，根据灯的几何形状分为穹形等、环形灯、方型灯等，而根据发出光线的特征可以分为点光源、线光源、面光源等，根据照射的角度等特性又可以分为直射式、间接式、掠射式、同轴式、平行光等等，目前并没有一个系统的区分方法，而且每一种照明方式都和很多因素有关，使用寿命、体积大小各有不同。
目前一个明显的趋势是，如果可能，即采用LED 或高频荧光灯，特别是LED 光源。
因为LED 效率高，体积小，发热少，功耗低，发光稳定，寿命长，红色LED 寿命可达到10 万小时，而其他颜色可以达到3 万小时，而且通过不同的组合方式可以制造成不同形状和照明方式的光源，例如环形灯、穹形灯、同轴光源、条形灯等等。
如何选择机器视觉光源
如何选择机器视觉光源一、前提信息
1,检测内容
外观检查、OCR、尺寸测定、定位
2，对象物
想看什么？（异物、伤痕、缺损、标识、形状等）
表面状态（镜面、糙面、曲面、平面）
立体？平面？
材质、表面颜色
视野范围？
动态还是静态（相机快门速度）
3，限制条件
工作距离（镜头下端到被测物表面距离）
or透射型）设置条件（照明的大小、照明下端到被测物表面的距离、反射型
周围环境（温度、外乱光）
相机的种类，面阵or线阵
二、光的基本特性
TS 6S0、沏HO UO 450 430 SSG
、
（红色光中心波长
660nm ）
竖轴表示相对发光强度
（青色/绿色光中心波长
470/525nm ）
三、获取图象要领
目前图象处理的技术手法多是采用二值化, 鲜名获得被测物与背景的浓淡差。
四、典型应用
（红外光中心波长
950nm ）
即黑白处理。
所以摄取图象时最重要之处是如何
1，低角度漫射光，测量光盘表面字符。
（如下图）
2，红外光检测果冻盖上的出厂日期〕
4，紫外检测透明瓶上的字符。
机器视觉 光源选择部分
机器视觉光源选择部分机器视觉_光源选择部分第1章搭建机器视觉处理平台............................................................................ (1)1.1 选择光源............................................................................ . (1)1.1.1 常见的光源类型............................................................................ . (1)1.1.2 照明效果的优化............................................................................ . (5)1.1.3 光源评估服务............................................................................ .. (7)第1章搭建机器视觉处理平台通常，典型的机器视觉系统由以下四个部分——光源、相机、图像采集卡和图像处理软件组成，如图1.1所示。
图1.1 典型的机器视觉系统作为机器视觉系统开发工程师，我们必须根据实际需要选择好光源，相机，图像采集卡和图像处理软件。
下面本文将依次介绍如何选择光源，相机，图像采集卡和图像处理软件，并介绍一种对初学者来说性价比非常高的学习方案。
1.1 选择光源刚接触机器视觉系统时可能无法意识到光源选择恰当与否直接关系到系统的成败。
例如，把10斤红豆(待观察的对象特征)、10斤绿豆(不需要关注的物体)和10斤沙子(噪声)混合在一起让你在三分钟内把10斤红豆筛选出来和把10斤红豆、1斤绿豆、1斤沙子混合在一起让你在三分钟内把10斤红豆筛选出来，谁更容易些？显然干扰少(绿豆)，噪声低(沙子)的工作才能干的又快又好！选择光源的目标就是：1、增强待处理的物体特征；2、减弱不需要关注的物体和噪声的干扰；3、不会引入额外的干扰。
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照明技术的基础知识
• 光在真空中呈直线传播 • 光的反射
• 入射角 = 反射角
• 光的折射
• 受到材质的影响
• 光的透射
• 材质和厚度影响透射率 • 光的波长越长,对物质的透过力越强
• 光的吸收
• 形成色差
照明技术的基础知识
• 照射光的种类
直射光
• 主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产生相 对高的对比度图像。
R-64系列
V-44系列
光源配件的应用
• 防外乱光滤镜的应用
金属工件的轮廓检测 防外乱光濾波片的効果
金属工件輪廓模糊
防外乱光濾波片的効果
金属工件輪廓清晰
由于来自室内的光源产生了漫射 光，其他不需要的细节也进入了 摄像机
添加滤镜将漫射光滤掉，从而得 到对比度良好的对象轮廓
光源配件的应用
• 平行光学装置(Collimated-lighting)
照明技术之三
钻石 棱角测定
照明技术之四
• 透射照明 (Penetrating light)——背光的运用
• 透射照明，即使光线透射对象物，并观察其透射 光的照明手法 • 因材质和厚度不同，对光的透过特性(透明度)各异 • 光根据其波长之长短，对物质的穿透能力(穿透率) 各异 扩散比率
• 波长越长，对物质的 透过力越强。 • 波长越短，在物质表 面的扩散率(反射和透 射的比率)越大
光源配件的应用
• 平行光的应用
纽扣电池表面的凹陷和划痕
同轴光 平行光
选择光源的前提
• 摄像机的种类 • 摄像机的视野和工作距离 • 照明和被测物之间的距离 • 被测物的形状、材质、纹理和颜色等 • 被测物的运动速度 • 工作环境的温度、外乱光等
中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司
谢谢
照明技术之五
• 案例三
BGA焊点检测
使用红光出现问题： 可以看到底部的导线 使用蓝光可以单独提取焊接点
光源配件的应用
• 偏光器(Polarizer)
偏光镜片 偏光板
两者结合，用来消除照明时产生的泛光
光源配件的应用
• 偏光技术的应用
未使用偏光器 使用偏光器
光源配件的应用
• 防外乱光滤镜(Shape-cut filter)
颜色 红外 红 绿 蓝 紫外 波长(nm) 950 660 525 470 370 扩散比率 0.23 1.00 2.25 3.89 10.12
照明技术之四
• 案例一
读取塑封带内的TSOP型号
使用红色照明(660nm) 使用蓝色照明(470nm)
照明技术之四
• 案例二
印字検査
印刷字检测 (LDL-42x15-BL)
光源的种类
• LED光源
• 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
光源的对比
高频荧光灯 卤素灯 LED光源
价格
亮度 稳定性 闪光装置 使用寿命 光线均匀度
低
低 低 无 中 高
高
高 中 无 低 中
中
蓝
青
照明技术之五
• 非发光物体的颜色
白色光 (混合色) 照射物
蓝色
其它颜色 被吸收
照明技术之五
• 测试
白光 红光
蓝光
绿光
照明技术之五
照明技术之五
• 案例一
树脂芯片的表面检测
使用红光单独检测芯片
使用绿光可以检测芯片和导线
照明技术之五
• 案例二 金属涂层的表面检测(铜导线上涂有银涂层)
使用红光可以检测基板 使用蓝光可以检测图层
暗视野： 用散乱光来观察对象 物（散乱光呈白色）
FPQ-75 LWD 10mm
照明技术之二
• 案例一
塑料饮料瓶肩部OCR——条型照明(直接光)
明视野照明
暗视野照明
照明技术之二
• 案例二
硬币铸造
明视野照明 暗视野照明
照明技术之三
• 折射照明 (Refraction light)
• 光由一种介质(物质)斜射到另一种介质，传播方向 发生改变 • 当入射角满足一定的条件时，不会发生折射
中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司
机器视觉系统 —光源篇
主讲人：
为什么要使用光源
• 目的
• 将被测物体与背景尽量明 显分别，获得高品质、高 对比度的图像
手表玻璃表 面划痕检测
• 重要性
• 直接影响处理精度和速度， 甚至系统的成败，
错误图像
理想图像
光源的种类
• 理想的光源应该是明亮，均匀，稳定的 • 视觉系统使用的光源主要有三种
• 高频荧光灯 • 光纤卤素灯 • LED（发光二极管）光源
光源的种类
• 高频荧光灯
• 使用寿命约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
光源的种类
• 光纤卤素灯
• 使用寿命约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
照明技术之四
• 案例三
药片包装 (LDL-TP-51x51)
照明技术之四
• 案例四
电缆导线的破损检查
使用LFV-70同轴光 使用LFL-100平面背光
照明技术之五
• 颜色和补色
R、C；G、M；B、Y互为补色
红
光的三原色 •R–红 •G–绿 •B–蓝
绿
黄 白 品红
色彩的三原色 •C–青 • M – 品红 •Y–黄
LED光源的颜色
• 主要颜色
• • • • 红色 蓝色 绿色 白色
• 其他颜色
• 橙色 • 红外 • 紫外
LED光源的光谱
• 每一种类型 的LED都有 特别的光谱 • CCD摄像机 的灵敏度受 光谱的影响
光源对成像的影响
• 根据被测物的特征改变打光方式，可以突出被测物
光源对成像的影响
• 根据被测物的特征改变光源的颜色，可以得到对比鲜明的图像
中 高 有 高 低
多色光
复杂设计 温度影响
无低 中Biblioteka 无中 低有
高 高
LED光源的优势
• • • • • • 可制成各种形状、尺寸及各种照射角度； 可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度； 通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定； 使用寿命长（约3万小时，间断使用寿命更长）； 反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度； 电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快， 可以用作频闪灯； • 运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方 面体现出更大的优势； • 可根据客户的需要，进行特殊设计。
较暗 与照射距离有关 与角度无关 反映照射物的颜色
照明技术之二
• 明视野和暗视野 (Bright field & Dark field)
照明 (暗视野) 反射光 (明视野)
照射平面 散乱光
透射光 (明视野) (暗视野)
照明技术之二
明视野： 用直射光来观察对象 物（散乱光呈黑色）
FPQ-75 LWD 90mm
• 直射光和漫射光 (Regular light & Diffused light)
明亮、射角窄、会有光点
较暗、射角宽 无光点、光斑均匀
照明技术之一
• 镜面反射和漫反射 (Regular reflection & Diffused reflection)
表面光滑
表面粗糙
明亮 与照射距离无关 与角度有关 不反映照射物的颜色
漫射光（扩散光）
• 各种角度的光源混合在一起的光。日常的生活用光几乎都是扩 散光。
偏光光
• 在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动 的光。通常是利用偏光板（片）来防止特定方向的反射。
平行光
• 照射角度一致的光。太阳光就是平行光。发光角度越窄的LED 直射光越接近平行光。
照明技术之一
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