机器视觉之光源挑选的基本知识

机器视觉之光源挑选的基本知识
光源挑选的基本知识
一具好的操作平台应该可以在最短的时刻内处理图像，好的机器视觉软件应该可以非常容易的在一系列的案例中应用，好的相机和镜头应该是拥有最小的畸变和脚够的分辨率。

然而，好的机器视觉照明应该有啥特点呢？在图像的分析处理中，光源的角群又是啥呢？
推断机器视觉的照明的好坏，首先必须了解啥是光源需要做到的！显然光源应该别仅仅是使检测部件可以被摄像头"看见"。

有时候，一具完整的机器视觉系统无法支持工作，然而仅仅优化一下光源就能够使系统正常工作。

对照度：对照度对机器视觉来讲很重要。

机器视觉应用的照明的最重要的任务算是使需要被观看的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对照度，从而易于特征的区分。

对照度定义为在特征与其身边的区域之间有脚够的灰度量区不。

好的照明应该可以保证需要检测的特征突出于其他背景。

亮度：当挑选两种光源的时候，最佳的挑选是挑选更亮的这个。

当光源别够亮时，也许有三种不行的事情会浮现。

第一，相机的信噪比别够；由于光源的亮度别够，图像的对照度必定别够，在图像上浮现噪声的也许性也随即增大。

其次，光源的亮度别够，必定要加大光圈，从而减小了景深。

另外，当光源的亮度别够的时候，自然光等随机光对系统的妨碍会最大。

鲁棒性：另一具测试好光源的办法是看光源是否对部件的位置敏感度最小。

当光源放置在摄像头视野的别同区域或别同角度时，结果图像应该不可能随之变化。

方向性非常强的光源，增大了对高亮区域的镜面反射发生的也许性，这别利于后面的特征提取。

在非常多事情下，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。

好的光源需要可以使你需要寻觅的特征很明显，除了是摄像头可以拍摄到部件外，好的光源应该可以产生最大的对照度、亮度脚够且对部件的位置变化别敏感。

光源挑选好了，剩下来的工作就容易多了！
机器视觉应用关怀的是反射光（除非使用背光）。

物体表面的几何形状、光泽及颜群决定了光在物体表面怎么反射。

机器视觉应用的光源操纵的诀窍归结到
一点算是怎么操纵光源反射。

怎么可以操纵好光源的反射，这么获得的图像就能够操纵了。

所以，在机器视觉应用中，当光源入射到给定物体表面的时候，理解光源最重要的方面算是要操纵好光源及其反映。

光源可预测：当光源入射到物体表面的时候，光源的反映是能够预测的。

光源也许被汲取或被反射。

光也许被彻底汲取（黑金属材料，表面难以照亮）或者被部分汲取（造成了颜XXX的变化及亮度的别同）。

别被汲取的光就会被反射，入射光的角度等于反射光的角度，那个科学的定律大大简化了机器视觉光源，因为理想的想定的效果能够经过操纵光源而实现。

物体表面：假如光源按照可预测的方式传播，这么又是啥缘故使机器视觉的光源设计这样的棘手呢？使机器视觉照明复杂化的是物体表面的变化造成的。

假如所有物体表面是相同的，在解决实际应用的时候就没有必要采纳别同的光源技术了。

但由于物体表面的别同，所以需要观看视野中的物体表面，并分析光源入射的反映。

操纵反射：本文前面提到了，假如反射光能够操纵，图像就能够操纵了。

这点再如何强度也别为过。

所以在涉及机器视觉应用的光源设计时，最重要的原则算是操纵好哪里的光源反射到透镜及反射的程度。

机器视觉的光源设计算是对反射的研究。

在视觉应用中，当观测一具物体以决定需要啥样的光源的时候，首先需要咨询自个儿如此的咨询题："我怎么才干让物体显现？""我怎么才干应用光源使必须的光反射到镜头中以获得物体外表？"
妨碍反射效果的因素有：光源的位置，物体表面的纹理，物体表面的几何形状及光源的均匀性。

光源的位置：既然光源按照入射角反射，所以光源的位置对猎取高对照度的图像非常重要。

光源的目标是要达到使感兴趣的特征与其身边的背景对光源的反射别同。

预测光源怎么在物体表面反射就能够决定出光源的位置。

表面纹理：物体表面也许高度反射（镜面反射）或者高度漫反射。

决定物体是镜面反射依然漫反射的要紧因素是物体表面的光滑度。

一具漫反射的表面，如一张别光滑的纸张，有着复杂的表面角度，用显微镜观察的时候显得非常璀璨，这是由于物体表面角度的变化而造成了光源照耀到物体表面而被分散开了。

而一张光滑的的纸张有光滑的表面而减小了物体表面的角度。

光源照耀到光源的表面
并按照入射角反射。

表面形状：一具球形表面反射光源的方式与平面物体别近相同。

物体表面的形状越复杂，其表面的光源变化也随之而复杂。

对应一具抛光的镜面表面，光源需要在别同的角度照耀。

从别同角度照耀能够减小光影。

光源均匀性：别均匀的光会造成别均匀的反射。

均匀关系到三个方面。

第一，关于视野，在摄像头视野范围部分应该是均匀的。

简单的讲，图像中暗的区域算是缺少反射光，而亮点算是此处反射太强了。

别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别均匀（假设物体表面的对光的反射是相同的）。

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别同，光源在各部分的反射也是均匀的。

光源技术的应用：光源技术是设计光源的几何及位置以使图像有对照度。

光源会使那些感兴趣的并需要机器视觉分析的区域更加突出。

经过挑选光源技术，应该关怀物体使怎么
被照明及光源是怎么反射及散射的。

下面是六种照明技术：通用照明，背光，同轴（共轴），延续漫反射，暗域及结构光。

普通目的的照明：通用照明普通采纳环状或点状照明。

环灯是一种常用的通用照明方式，其非常容易安装在镜额头，可给漫反射表面提供脚够的照明。

背光照明：背光照明是将光源放置在相关于摄像头的物体的背面。

这种照明方式与不的照明方式有非常大别同因为图像分析的别是发水光而是入射光。

背光照明产生了非常强的对照度。

应用背光技术时候，物体表面特征也许会丢失。

例如，能够应用背光技术测量硬币的直径，然而却无法推断硬币的正反面。

同轴照明：同轴照明是与摄像头的轴向有相同的方向的光照耀到物体的表面。

同轴照明使用一种特别的半反射镜面反射光源到摄像头的透镜轴方向。

半反射镜面只让从物体表面反射垂直于透镜的光源经过。

同轴照明技术关于实现扁平物体且有镜面特征的表面的均匀照明非常实用。

此外此技术还能够实现使表面角度变化部分高亮，因为别垂直于摄像头镜头的表面反射的光不可能进入镜头，从而造成表面较暗。

延续漫反射照明：延续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂
的角度。

延续漫反射照明应用半球形的均匀照明，以减小影子及镜面反射。

这种照明方式关于彻底组装的电路板照明很实用。

这种光源能够达到170立体角范围的均匀照明。

多轴照明：在许多应用中，为了使视野下别同的特征表现别同的对照度，需要多重照明技术
挑选光源：一旦挑选了照明技术，接下来算是挑选何种光源的咨询题了。

光源应该照明形状的需要，需要有脚够的均匀度，且稳定性能要好。

在机器视觉应用中挑选光源应该思考下面的有关光源的特性：
光谱特征：光源的颜群及测量物体表面的颜群决定了反射到摄像头的光能的大小及波长。

白光或某种特别的光谱在提取其他颜群的特征信息时也许使比较重要的因素。

当分析多颜群特征的时候，挑选光源的时候，群温是一具比较重要的因素。

例如，卤灯更多表现为黄群，相比氙灯显现蓝XXX。

效率：有点光源效率非常高，相关于能量的消耗，其散发出更加多的光能，例如荧光灯。

而钨灯，产生相当多的热量，能量消耗也非常大。

效率别高的光源产生局部过热，白费非常多。

普通，光源的温度越高，其寿命就会缩短，其消耗的能量就相对较高。

寿命特性：光源普通需要持续多小时的使用。

一具寿命为1000小时的光源，在两班运转的事情下，只能持续一具星期左右。

更换光源灯泡的维护就必须了。

LED光源是比较流行的光源，其能够延续工作非常长时刻，大约能够延续操作100,100小时。

对多数光源，随着光源的老化，光源释放的能量会减少，依照光源类型的别同，光能减小也许速度比较满，也也许非常快非常明显。

光能输出的变化也许也妨碍着光谱特性。

当光源的老化速度妨碍到图像处理结果的时候就能够注意光源的变化了。

费用：许多光源需要在视觉系统的使用过程中更换。

假如光源非常昂贵，在机器视觉的使用过程中也许会增大后期费用。

另外，光源应该在市场上较容易购买。