机器视觉之光源的显色性与色温
光源的色彩与色温
目录:
一.光的基本知识
1.1光的本质 1.2色温 1.3显色性 1.4光谱
二.色温的选择因素
荧光灯光谱
各波段光谱都具备 500nm到700nm波段较丰富 所以： 显色性RA:85 色温为3300K左右暖白色
2.1核心目的 2.2影响因素 2.3色温选择 2.4暖白光 2.5冷白色 2.6日光色
三.推荐
目录:
一.光的基本知识
1.1光的本质 1.2色温 1.3显色性 1.4光谱
二.色温的选择因素
2.1核心目的 2.2影响因素 2.3色温选择 2.4暖白光 2.5冷白色 2.6日光色
三.推荐
目录:
一.光的基本知识
1.1光的本质 1.2色温 1.3显色性 1.4光谱
二.色温的选择因素
2.1核心目的 2.2影响因素 2.3色温选择 2.4暖白光 2.5冷白色 2.6日光色
通过以上日光同各种不同光源的光谱比较可看出,光谱决定 了光源的色温和显色性. 好 各波段光谱连续且丰富. 部分波段光波缺失或较少
显色性
差
2.4暖白光 2.5冷白色 2.6日光色
色温
某波段光谱光波量较多则色温就偏向该色
三.推荐
目录:
3000K
一.光的基本知识
1.1光的本质 1.2色温 1.3显色性 1.4光谱
色 温（K）
6500～7000K
5400K
2000～3000K
阴天
晴朗的北方天 空
7000～10000K
10000K以上
日出后日落前1 小时
3400K
晴朗的南方天 空
7500K左右
3)人工光的色温
光源 色 温（K） 1700K 1850K 光源 色 温（K） 3200K左右 5500K
基础知识光源与色温
基础知识光源与色温基础知识：光源与色温2010-04-07 07：04温的基础知识自然界的光线不总是相同的。
可感知到的一个物体颜色依赖于照射到他的光源。
人类的大脑可以很好地"校正"这些颜色变化，但是我们所使用的胶片或CCD/CMOS感光器却不能完成这样的任务。
如果一个物体燃烧起来，首先火焰是红色的，随着温度升高然后它变成了橙黄色，然后变成白色，最后呢，蓝色出现了。
苏格兰数学家和物理学家lord kelvin在1848年最早发现了热与颜色的紧密结合关系，并且留给世界了一个伟大的"绝对零度"(-273.16摄氏度)概念。
从此创立了开氏温标(Kelvin temperature scale)。
这就是我们今天谈论色温的理论基础。
下图为开氏温标示意图：开氏温标用K(kelvin的缩写)单位来表示温度，越低的数值表示越"红"，越高的数值表示越"蓝"。
红和蓝并不是光线本身颜色，只是表明光谱中的红或蓝成分较多。
下面看看开氏温标中的常见标准："绝对零度"在开试温标中表示为0K，对应的是-273.16摄氏度或-459华氏度，在这个温度下物质的热活性完全停止。
蜡烛的色温一般在1800K白炽灯在3000K晴天为5200K阳光直射下5000K阴天下6500-9000K深蓝的天空本身可以到20000K！◆光源色度学是色彩混合的定量科学，根据三原色理论，任何一种色彩都可以用一定组成的三原色匹配出来，如电脑显示器的发光原理就是利用三束电子分别轰击红、绿、蓝三种荧光粉而形成千万种不同颜色的。
而生理试验也间接证明了人的眼睛中有对应三种颜色非常敏感的感光细胞，虽然没有搞清其生理机理，但有助于我们解释许多现象。
广义地讲，一切能在可见光波长范围内辐射电磁波的东西都可以称为光源；狭义地讲，就是指照明，能在可见光整个波段范围内能提供较均匀分布的光能辐射体才是光源。
【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。
机器视觉光源选型的三大技巧
机器视觉光源选型的三大技巧
随着机器视觉技术的不断发展，光源在其中扮演着重要的角色。
光源的选型直接影响到图像质量、精度和稳定性等方面。
因此，在进行机器视觉光源选型时，需要掌握以下三大技巧：
1.光源亮度选择
光源亮度是指光源发出的光线强度。
在机器视觉应用中，选择合适的光源亮度可以提高图像的清晰度和对比度。
一般来说，光线越亮，对比度越高，但也需要根据实际应用场景进行选择，避免光线过于强烈影响图像质量。
2.光源波长选择
光源波长指光线的特定频率，不同的光源波长对不同的物体有不同的反射和吸收率。
因此，在选择光源波长时，需要考虑待检测物体的特性。
比如，红光可以更好地检测金属表面缺陷，蓝光可以更好地检测塑料零件的缺陷。
3.光源色温选择
光源色温是指光源发出的光线颜色的温度，一般用开尔文(K)来表示。
不同的色温对图像的色彩还原有着不同的影响，因此需要根据具体应用场景进行选择。
在一些要求色彩还原精度较高的场合，需要选择色温稳定的光源。
总之，机器视觉光源选型需要综合考虑多个因素，选择合适的光源才能提高机器视觉应用的效果。
- 1 -。
光源的色温及显色性
光源的色温及显色性所有固体、液体和气体如果达到足够高的温度，都会发射出可见光。
白炽灯中的固体钨约在3000K时的炽热发光，这是我们最为熟悉的人造光源。
通常是随着辐射体的温度升高而提高，辐射光色从暗红，经过桔黄、发白，然后是炽兰。
这样色温也随着辐射体的温度升高而提高。
这是遵循斯蒂芬—波尔兹曼定律：绝对黑体的能量亮度与物体绝对温度的四次方成正比。
1 色温将一标准黑体加热，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K来表示。
基本色如表光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。
国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各有相同，如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。
显色指数越接近100，显色性就越好。
如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果；很好较好普通Ra=100 80<Ra<90 60<Ra<803 颜色显色性和照度光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。
研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系。
从广泛的实验中得到的结果是：用显色指数Ra>90的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（Ra<60）照明的办公室，照度值可降低25%以上。
要注意的是针对良好的视觉外观而言，如果为了节能而把室内照度减少到使视功能变坏的水平，那就不对了。
应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源采用适当的照度，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。
4 眩光评价方法在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象，称为眩光。
光源的显色性与色温
光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或太阳光）下物体外观颜色的比较。
光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成，对各个颜色的显色性亦大不相同。
相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。
当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(color shift)。
色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。
演色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法显色分两种忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。
效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。
采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。
显色指数与显色性的关系当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的color shift.色差程度越大，光源对该色的显色性越差。
演色指数系数（Kau fman）仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
白炽灯的显色指数定义为100，视为理想的基准光源。
此系统以8种彩度中等的标准色样来检验，比较在测试光源下与在同色温的基准下此8色的偏离（Deviation）程度，以测量该光源的显色指数，取平均偏差值Ra20-100，以100为最高，平均色差越大，Rr值越低。
低于20的光源通常不适于一般用途。
指数（Ra）等级显色性一般应用 90-100 1A 优良需要色彩精确对比的场所80-89 1B 需要色彩正确判断的场所60-79 2 普通需要中等显色性的场所40-59 3 对显色性的要求较低，色差较小的场所20-39 4 较差对显色性无具体要求的场所色温（CT-color temperature）当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度 K（kelvim）表示.黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。
光源的色温和显色性
光源的色温和显色性作为光源，除了要求光效高之外，还要求它发出的光具有良好的颜色。
光源的颜色有两方面的意思：色表和显色性。
人眼直接观察光源时所看到的颜色，称为光源的色表。
显色性是指光源的光照射到物体所产生的客观效果。
如果各色物体受照的效果和标准光源（黑体或重组日光）照射时一样，则认为该光源的显色性好（显色指数高）；反之，如果物体在受照后颜色失真，则该光源的显色性就差（显色指数低）。
显色性也称演色性或传色性。
下面举例说明色表和显色性的意义。
以前街道上的路灯采用高压汞灯，现在已采用高压钠灯等气体放电光源。
如果从远处看高压汞灯，一定觉得它发出的光既亮且白。
但是，当看到被它照射的人的面孔时一定不满意，看起来好像在脸上抹了一层青灰。
这说明高压汞灯的色表并不差，但显色性不好。
钨丝灯恰恰与之相反，它的光看上去虽然偏红、偏黄，但是受照物体的颜色却很少失真。
也就是说，钨丝灯的色表不很好，但显色性很好。
再看看低压钠灯的情况，低压钠灯的光色非常黄，如果将一块蓝布放在低压钠灯下面，布就变成黑色，这说明低压钠灯的色表和显色性都不好，而氙灯的色表和显色性都很好。
从上面4个例子可以看出，有些光源的色表和显色性都不好（低压钠灯），有些都很好（氙灯），有些色表好但显色性不好（高压汞灯），有些色表不好但显色性好（钨丝灯）。
光源的色表和显色性既有区别，又有联系。
蓝色的布为什么到了低压钠灯下面就变黑了呢？要弄清这个问题，首先要对日光做一番分析。
原来日光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等多种颜色的光按照一定的比例混合而成的。
日光照到某一种颜色的物体（指非透明体）上，物体将其他颜色的光吸收，而将这种颜色的光反射出来。
比如，蓝布受日光照射后，将蓝光反射出来，而将另外的光吸收，因此在人眼里看到的这块布就是蓝色的。
正是由于日光本身包含了各种色光，再加上各种物体对不同色光的反射（在有些情况下是散射或透射）性能不一样。
大自然才在日光的照射下显得五彩缤纷。
机器视觉中光源的特点及选择应用
机器视觉中光源的特点及选择应用机器视觉是一种高精度、高速度的自动化检测技术，它的核心是通过图像识别和处理技术，对产品进行检测和质量控制。
而在机器视觉中，光源则是不可或缺的一部分，它能够影响着图像的质量和检测的精度。
本文将从机器视觉中光源的特点以及选择应用两个方面进行探讨。
一、机器视觉中光源的特点1.稳定性机器视觉需要对产品进行连续性的检测，因此光源的稳定性非常重要。
如果光源不稳定，那么会导致图像的质量不稳定，从而影响检测的精度。
2.色温在机器视觉中，色温是一个非常重要的因素。
如果光源的色温不合适，那么会导致图像的颜色不真实，从而影响检测的精度。
因此，在机器视觉中选择合适的色温的光源是非常重要的。
3.亮度光源的亮度也是机器视觉中需要考虑的因素之一。
如果光源的亮度太强或者太弱，都会影响到图像的质量和检测的精度。
因此，在选择光源时需要考虑到亮度。
二、机器视觉中光源的选择应用1.白光源白光源是机器视觉中最常用的光源之一。
它的特点是色温较高，亮度较均匀。
在机器视觉中，白光源常常用来检测表面的缺陷、裂痕、污渍等。
2.红外光源红外光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。
它的特点是它可以穿透物体，从而得到物体内部的信息。
在机器视觉中，红外光源常常用来检测电子产品、玻璃制品等内部的缺陷。
3.激光光源激光光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。
它的特点是它可以进行非常精确的测量。
在机器视觉中，激光光源常常用来检测金属制品、精密零件等的尺寸、位置等精度要求较高的项目。
总之，机器视觉中光源的特点和选择应用是非常重要的。
只有选择合适的光源，才能够确保机器视觉的检测精度和效果。
光源的显色能力
有上照光的光环境使 人感觉更明亮舒适
有上照光和下照光
只有下照 光
颜色的重要性
如何表达光源的显色能力？ 如何表达光源的显色能力？
• 显色指数用来客观、定量地表示光 显色指数用来客观、 源的显色能力 • 怎样得到显色指数？ 怎样得到显色指数？
• 标准的参考光源 是同一色温下的黑体（高色温时） 是同一色温下的黑体（高色温时） A光源（低色温时） 光源（ 光Байду номын сангаас 低色温时） 它的显色指数定义为100 它的显色指数定义为 • 8块标准色板 块标准色板 • 分别在待测光源和参考光源照明时 显示颜色的差别相加后取平均就是显色指数
机器视觉之光源基础知识
光源基础知识使目标上的感兴趣区域与其它区域有尽可能大的区别。
在确定了光源和照明方式后，设计照明系统最后一步也是最重要的一步就是实验。
在现实世界中，目标表面特性并非单一，光源与目标物体的相互作用往往是各种现象的组合，有些难以用理论做出准确的描述。
通过实验可以验证设计的正确性，同时在实验中，改变影响图像的因素，如：目标在视场中的位置及相对于光源的角度，光源的亮度等，可以进一步验证系统的可靠性和稳定性。
总之，设计光源系统，最终目的是：最大程度地增强感兴趣特征的对比度，抑制和减少目标上其它部分的影响，抑制外部环境的影响。
下面简单介绍机器视觉照明技术中的一些基本概念。
光源能够实现照明的光源有许多种类型，但在机器视觉中，应用最多的是卤素灯、荧光灯和LED灯。
近些年来，LED技术发展很快，加上其固有的一些特点，如：寿命长、亮度稳定、可构成不同形状和光谱、可频闪和功耗低等，逐渐在机器视觉使用的光源中占主导地位。
当然，在色彩检测中，荧光灯以其色还原性好的特点仍有大量应用，在高亮度应用场合，卤素灯还有自己的优势。
亮场照明和暗场照明亮场照明和暗场照明描述光源和摄像机的相对位置，是机器视觉照明技术中常见术语之一。
在摄像机垂直于被检测目标的情况下，亮场照明和暗场照明的定义是：假设检测目标具有平坦、光滑的表面（镜面），摄像机处置放在目标中心的上方，由图可见，在“W”二个“V”内发出的光，经目标表面反射，全部落在镜头的范围内，称作亮场照明；而从在“W”二个“V”外发出的光，经目标表面反射，没有光线落入镜头的范围内，称作暗场照明。
当目标表面有缺陷时，如：等，亮场照明，缺陷部位的反射光不再落入镜头的范围，形成低灰度值区，与背景产生反差；暗场照明正好相反，缺陷部位的反射光进入镜头，产生高灰度值区。
亮场照明和暗场照明的概念还可以推广到摄像机不是和目标表面垂直的场合，如图所示：前照明和背光照明前照明和背光照明是描述摄像机、光源和被检测目标相对位置的。
【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。
机器视觉系统基本原理照明光源镜头工业摄像机图像采集处理
3. 镜头－有关镜头的基本概念
3. 镜头－有关镜头的基本概念
3. 镜头－常见光学镜头的种类
按光学放大倍率及焦距划分 显微镜： 体视显微镜、生物显微镜、金相显微镜、测量显微镜 常规镜头：
鱼眼镜头：6-16mm 超广角：17-21mm 广角：24-35mm 标头：45-75mm 长焦：150-300mm 超长焦：300mm以上 特殊镜头： 微距镜头 远距镜头 远心镜头 红外镜头 紫外镜头
失真（Distortion
3. 镜头
机器视觉系统的基本光学参数： 视场角 工作距离 分辨率 景深
3. 镜头－镜头的理想模型
薄透镜模型，薄透镜是指透镜没有厚度，当 然这种透镜是不存在的，而且我们一般用 的镜头都是多组镜片组合在一起的。我们 通常使用中会忽略厚度对透镜的影响，在 去除透镜参数中的厚度后，可简化许多光 学计算公式。
4. 工业摄像机
CMOS摄像机存在成像质量差、像敏单元 尺寸小、填充率低等问题，1989年后出现 了“有源像敏单元”结构，不仅有光敏元 件和像敏单元的寻址开关，而且还有信号 放大和处理等电路，提高了光电灵敏度、 减小了噪声，扩大了动态范围，使得一些 参数与CCD摄像机相近，而在功能、功耗、 尺寸和价格方面要优于CCD，逐步得到广 泛的应用。
2. 照明光源
三原色学说：该学说认为在视网膜上分 布有三种不同的视锥细胞，分别含有对红 (700nm)、绿(546.1nm)、蓝(435.8nm) 三种光敏感的视色素；当某一定波长的光线 作用于视网膜时，以一定的比例使三种视锥 细胞分别产生不同程度的兴奋，这样的信息 传至中枢，就产生某一种颜色的感觉。
2. 照明光源
简单视功能原理：人眼视网膜里存在着大量 光敏细胞，按其形状可分为杆状和锥状两 种。杆状光敏细胞的灵敏度极高，主要靠 它在低照度时辨别明暗，但它对彩色是不 敏感的；而锥状细胞既可辨别明暗，也可 辨别彩色。白天的视觉过程主要靠锥状细 胞来完成，夜晚视觉则由杆状细胞起作用。 所以在较暗处无法辨别彩色。
图像与机器视觉之光源篇
自然光源和人造光源大都是由单色光组成的复色光。不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常 用光谱功率分布来描述。若令其最大值为 1，将光谱功率分布进行归一化，那么经过归一化后的光谱功率分布 称为相对光谱功率分布。 3. 空间光强分布
对于一般光源，它的颜色与任何温度下的黑体的黑体辐射的颜色都不相同。这时的光源用相关色温表示。 在均匀色度图中，如果光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为该 光源的相关色温。
5. 光源的颜色 光源的颜色包含了两方面的含义，即色表和显色性。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色
外形尺寸 315*25*21mm，发光区 300*17mm
CT-D415*25R3-X
3排
有比日光灯管超长的使用寿命
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097 FAX：0755-81758313 E-mail: costrong@ QQ：52141739
深圳市科视创科技有限公司
条形光源组合照射大面积的电路板， 照射面大且照射均匀，特征很明显。
深圳市科视创科技有限公司
条形光源规格型号表
类型
型号
LED 排数
参数说明
CT-D37*12R2-X
2排
外形尺寸 37*12*17mm，发光区 27*10mm
CT-D65*25R3-X
3排
外形尺寸 65*25*21mm，发光区 50*17mm
CT-D115*25R3-X
3排
外形尺寸 115*25*21mm，发光区 100*17mm
激光器
白炽灯、卤钨灯 黑体辐射器 汞灯 荧光灯 钠灯 金属卤化物灯 氚灯 空心阴极灯
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。
机器视觉光源选择方法
反射镜：反射镜可以简单方便的改变优化光源的光路和角度，从而为光源的安装提供 了更大的选择空间。
分光镜：分光镜通过特殊的镀膜技术，不同的镀膜参数可以实现反射光和折射光比例 的任意调节。机器视觉光源中的同轴光就是分光镜的具体应用。
棱镜：不同频率的光在介质中的折射率是不同的，根据光学的这一基本原理可以把不同 颜色的复合光分开，从而得到频率较为单一的光源。
X-R范围在0.01nm到 10nm之间的电磁波，波长短，透视效 果良好（密度，通透量，阴影，灰阶 图）。
应用：工业上应用广泛，常用于各种行 业的透视检测
通过互补色增加对比度
互补色：也称为对比色，互补色在色环 （右图）上相互对应。两种互补色等强度 混合可以得到白色。
机器视觉集成---光源篇
光源选型原理及使用方法
上海图星电子科技有限公司
张勤健
光源的重要性 光源的需求分析（用途） 光源颜色 照射方式（结构与角度） 打光过程中常用的辅助手段 照明系统的指导方法 解决问题的一般过程 其他因素 光源选择的注意事项 案例分析
索引
不同光源将直接影响图像的成像质 量和效果
碗状光照明
照射方式
应用
特点：360度底部发光，通过碗状 内壁发射，形成球形均匀光照。 用于检测曲面的金属表面文字和 缺陷。（球积分光源，通常也叫 圆顶光）
同轴光照明
照射方式
特点：
类似于平行光的 应用，光源前面 带漫反射板，形 成二次光源，光 线主要趋于平行。 用于半导体、 PCB板、以及金 属零件的表面成 像检测，微小元 件的外形、尺寸 测量。（同轴光 源，平行同轴光 源）
背光照射
照射方式
应用
特点：发光面是一个漫射面， 均匀性好。可用于镜面反射 材料，如晶片或玻璃基底上 的伤痕检测；LCD检测；微 小电子元件尺寸、形状，靶 标测试。（背光源、平行背 光源）
光源的色温及显色性
光源的色温及显色性所有固体、液体和气体如果达到足够高的温度，都会发射出可见光。
白炽灯中的固体钨约在3000K 时的炽热发光，这是我们最为熟悉的人造光源。
通常是随着辐射体的温度升高而提高，辐射光色从暗红，经过桔黄、发白，然后是炽兰。
这样色温也随着辐射体的温度升高而提高。
这是遵循斯蒂芬—波尔兹曼定律：绝对黑体的能量亮度与物体绝对温度的四次方成正比。
1色温将一标准黑体加热，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K来表示。
基本色如表所示：色温光色气氛效果大于5000K 清凉（带蓝的白色）清冷的感觉◆三基色荧光灯◆水银灯3300-5000K左右中间（接近自然光）无明显视觉心理效果◆三基色荧光灯◆金卤灯小于3300K 温暖（带桔花的白色）温暖的感觉◆白炽灯◆石英卤素灯2显色性光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。
国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各有相同，如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。
显色指数越接近100，显色性就越好。
如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果；很好较好普通Ra=100 80<Ra<90 60<Ra<80表1 光源一般显色指数类别显色类别一般显色指数范围适用场所举例IA Ra≥90 颜色匹配、颜色检验等B 90>Ra≥80 印刷、食品分检、油漆、店铺、饭店等Ⅱ80>Ra≥60 机电装配、表面处理、控制室、办公室、百货等3颜色显色性和照度光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。
研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系。
机器视觉光源
颜色合成与互补关系
啹卉桮裀呚窊⊥莵潠牽奫莵瑇 色温（K） 2800 2900 4300 6500 2700-6500 2700-6500 2700-6500 5500 2000 3000-4200 3300-12000
机器视觉光源
显色指数（0-100） 95-100 95-100 85-95 70-80 50-98 85 78-92 30-40 20-25 80-90 75-83
近红外
中红外 远红外
缩写 UV-V UV-C UV-B UV-A
BP B GB BG G YG Y O R RP IR-A IR-B
IR-C
真空波长（nm）* 100-200 200-280 280-315 315-380 380-430 430-480 480-490 490-510 510-530 530-570 570-580 580-600 600-720 720-780 780-1400
颜色的合成
色温 显色性
机器视觉光源
光学基础
费马原理:光线沿光程为平稳值的路径传播。
定律：光在同种均匀介质中沿直线传播。
反射定律：
折射定律：
sin i n1 sin i ' n2
机器视觉光源
机器视觉光源
Malus 定律
Brewstes 定律
如上图所示，不考虑吸收的情况下，强度为Iin的线偏振光 通过检偏片后透过的光强度为:
987.387 85.8
98.407 88.9
98.418 91.8
98.529 93.9
80
81.7
70 66.9
60
60.0
55.2
50
47.5
光源对颜色感知的影响分析
光源对颜色感知的影响分析光源印刷色彩感知光源的颜色特性光源对颜色感知的影响主要从光源的光谱功率分布、色温、显色性这三个方面来分析。
1、光谱功率分布一般光源发出的光是由许多不同波长的辐射组成的复合光，且各个波长的辐射功率也不同。
光源的光谱辐射功率按波长的分布规律称为光谱功率分布。
在色彩学中，主要讨论光源的相对光谱功率分布，因为光源的颜色取决于它所发出的不同波长光的相对能量比例。
在人类所经历的漫长进化过程中，由于长期处于自然光环境中，形成了人的视觉器官的特殊结构,适应自然光强度的变化。
自然光的最大特点是具有连续的光谱，在清晨和黄昏时色温较低约为2000K～4500K，中午色温较高约为5000K～7000K，在夜晚人们开始是用火把, 随后发明了蜡烛与油灯。
这些燃烧火光都是色温较低的连续光谱。
而在印刷中所用到的光源是人造光源，它的光谱功率分布曲线很难和日光的光谱功率分布曲线完全的重合，如白炽灯光源在短波蓝色波段的功率较低，所以白炽灯光源的光色带有黄红色，使印刷品偏色。
所以印刷使用的光源的光谱功率分布与日光的接近程度决定了印刷品的偏色程度。
2、色温黑体（完全辐射体）black body是指入射的电磁波能全部吸收的物体，既没有反射也没有透射，其吸收能力在所有物体中是最大的，因此它也是物体中发射本领最强的物体。
所以可以将黑体作为参考标准。
一定的光谱功率分布表现一定的光色，而黑体辐射的光谱功率分布由温度决定。
所以人们将光源的相对光谱功率分布与某温度下黑体辐射的相对光谱功率分布相比较，如果某一光源与黑体在某一温度时的相对光谱功率分布相吻合，那么这一光源的光色就可以用此时黑体的温度来表示,该黑体的温度称为该光源的色温。
有许多光源，其色度不一定能与黑体加热时的色度完全相同，只能用与之最接近的黑体的温度的色温来确定光源的色温，这个色温叫做相关色温。
色温表征了光源的光谱特性，与光源的光谱成分有关。
光源的光谱成分又决定的光源的光色，因此色温表达了光源的光我。
光源的主要技术指标和基本概念
光源的主要技术指标和基本概念技术指标•功率：18W~400W•光效：>80 lm/W•显色性：>80 Ra•色温：2700K~6500K 全系列•光衰：5%@2000 小时•使用寿命：≥100,000 小时•发热量：属于冷光源，发热量非常低•灯具配套：容易配套•面光源：无眩光、无闪烁，视觉效果优越。
瞳孔流明(有效视觉流明)概念的应用有效光通量：在光源产生发出的光通量中，能够被人的肉眼视觉感觉到的那一部分可见光的光通量，用瞳孔流明(Pupil Lumen-Plm)来计量。
有效光效：每瓦电流产生发出的有效光通量即为有效光效，以每瓦瞳孔流明数(Plm/W)来计量。
光通量校正系数光通量：即是光源发出的全部光谱的光能量，这是目前常见的数字照度仪测量得到的数值；由于人类的视觉只能感觉到光谱中的可见光频谱部分的光能量，因此不可见光谱的光能量是人类的视觉感觉不到的；什么是色温 2009-02-23 10:58:27| 分类： [摄影技术] | 标签：色温黑体颜色胶片变化 |字号大中小订阅 .色温指的是光波在不同的能量下，人类眼睛所感受的颜色变化。
在色温的计算上，是以 Kelvin 为单位，黑体幅射的 0° Kelvin= 摄氏 -273 ° C 做为计算的起点。
将黑体加热，随着能量的提高，便会进入可见光的领域，例如，在 2800 ° K 时，发出的色光和灯泡相同，我们便说灯泡的色温是 2800 ° K。
可见光领域的色温变化，由低色温至高色温是由橙红 --> 白 --> 蓝。
色温是测量和标志波长的数值。
光波长不同，呈现出光的颜色不同，所以光源的色温对彩色摄影的影响非常大，尤其是自然光，随着时间、季节、地理位置的变化，其色温都会发生变化。
当需要正确还原被摄体的色彩时，比如翻拍照片或书画作品、拍摄证件照等等。
在拍摄时就一定要注意保证光线的色温要和彩色胶片要求的色温一致。
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光源的显色性与色温
光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或太阳光）下物体外观颜色的比较。
光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成，对各个颜色的显色性亦大不相同。
相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。
当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(color shift)。
色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。
演色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法<br>
显色分两种
忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。
效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。
采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。
显色指数与显色性的关系
当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的color shift.色差程度越大，光源对该色的显色性越差。
演色指数系数（Kau fman）仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
白炽灯的显色指数定义为100，视为理想的基准光源。
此系统以8种彩度中等的标准色样来检验，比较在测试光源下与在同色温的基准下此8色的偏离（Deviation）程度，以测量该光源的显色指数，取平均偏差值Ra20-100，以100为最高，平均色差越大，Rr值越低。
低于20的光源通常不适于一般用途。
指数（Ra）等级显色性一般应用90-100 1A 优良需要色彩精确对比的场所
80-89 1B 需要色彩正确判断的场所
60-79 2 普通需要中等显色性的场所
40-59 3 对显色性的要求较低，色差较小的场所
20-39 4 较差对显色性无具体要求的场所
色温（CT-color temperature）
光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（kelvim）表示.黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。
关色温（CCT-correlated color temperature）
光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温，单位为K。
由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。
色温（或相关色温）在3300K 以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。
色温超过5300K时，颜色偏兰，给人一种清冷的感觉。
通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。
色指数（Ra-color rendering index）
太阳光和白炽灯均是辐射连续光谱，在可见光的波长（380nm-760nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光。
物体在太阳光和白炽灯的照射下，显示出它的真实颜色，但当物体在非连续光谱的气体放电灯的照射下，颜色就会有不同程度的失真。
我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。
为了对光源的显色性进行定量的
评价，引入显色指数的概念。
以标准光源为准，将其显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100。
显色指数用Ra表示，Ra值越大，光源的显色性越好。