CCD机器视觉光源选型案例
机器视觉(相机、镜头、光源 )全面概括
机器视觉（相机、镜头、光源）全面概括分类：机器视觉2013-08-19 10:52 1133人阅读评论(0) 收藏举报机器视觉工业相机光源镜头1.1.1视觉系统原理描述机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
2.1.1视觉系统组成部分视觉系统主要由以下部分组成1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备2.1.1.1相机篇详细介绍：工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupled Device）或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）芯片的相机。
CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。
它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。
CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。
这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。
典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。
CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。
CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。
机器视觉光源选择方法
机器视觉光源选择方法随着机器视觉技术的不断发展，光源的选择越来越重要。
在机器视觉应用中，光源的选择直接影响到图像的质量和识别率。
因此，如何选择适合的光源成为了机器视觉应用中不可忽略的一环。
一、光源的种类常见的机器视觉光源有：白光、红外线、激光等。
其中，白光光源是最常用的光源，可以满足大部分机器视觉应用的需求。
而红外线光源则适用于一些特殊场合，如在黑暗环境下进行图像采集。
激光光源则适用于高精度测量和三维成像等领域。
二、光源的选择原则1. 光源亮度要足够光源亮度足够是保证图像质量的前提。
如果光源亮度不足，会导致图像过暗、噪点过多等问题，影响图像的识别率。
因此，在选择光源时，要确保光源亮度足够。
2. 光源颜色要合适光源颜色是影响图像色彩的重要因素。
在机器视觉应用中，要根据不同的应用场景选择合适的光源颜色，以保证图像的色彩准确性。
比如，在检测红色产品时，应选择波长较短的光源，而在检测蓝色产品时，则应选择波长较长的光源。
3. 光源角度要合适光源角度是影响图像亮度和对比度的因素。
在机器视觉应用中，应根据不同的产品和检测要求选择合适的光源角度，以达到最佳的图像效果。
一般来说，光线垂直于被测物体的表面，可以得到最佳的图像效果。
4. 光源稳定性要好光源稳定性是影响图像质量的重要因素之一。
如果光源不稳定，会导致图像的亮度和对比度变化，影响图像的识别率。
因此，在选择光源时，要选择稳定性好的光源，以保证图像的稳定性和准确性。
三、常见的光源选择方案1. 均匀光源均匀光源是一种常见的光源选择方案。
它可以提供均匀的光照，使得被测物体的表面亮度均匀，并且可以减少表面反射和阴影的影响。
均匀光源适用于需要进行表面检测和缺陷检测的场合。
2. 点光源点光源是一种局部光源，可以提供高亮度的光照，使得被测物体的表面反射更强。
点光源适用于需要进行形状和尺寸检测的场合。
3. 环形光源环形光源是一种环形状的光源，可以提供均匀的光照，同时可以减少阴影的影响。
机器视觉光源选择
机器视觉光源选择在我们的生活中，各种各样的光源给我们带来了光明。
最常见的光源就是灯具了。
而对于机器视觉来说，同样也需要相对应的光源选择。
在机器视觉系统中，光源的作用是非常强大的。
接下来，我们来看下机器视觉光源选择吧。
1、一般情况下，如果使用黑白相机，又对被测物体的颜色选择没有特殊的要求，红色是比较合适的选择。
因为红色LED寿命长、稳定、价格低廉，更重要的是红色LED的波长更接近传感器的灵敏度峰值，而通常的CCD对紫色、蓝色的光敏感程度没有红光强。
2、如果进行彩色成像，则通常考虑使用白色光源。
白色LED光源的制造有几种方法，一种是使用白色LED制造，发光管内部有蓝色发光芯片与受到激发后发出黄色的荧光粉，发出的光按一定比例叠加到一起，看起来形成了白色，这是最为常见的形式。
另一种方法是使用红绿蓝三种不同颜色的LED，按某种顺序或方式在光源上进行排列，并分别控制每种颜色的度，使用相对方便。
此种方法通常使用四个单色RGGB颗粒进行排列，所以其中的绿色分量通常会比较足，之所以多加一个绿色的G通量，是因为人眼对绿色光源（波长555nm）最敏感。
3、机器视觉应用中应注意目标颜色与光源颜色的搭配，我们看到某个物体成某种颜色，是因为其反射了对应的光谱。
我们拍摄物体时，如果要将某种颜色打成白色，那么就得使用与此颜色相同或相似的光源（光的波长一样或接近），而如果要打成黑色，则需要选择与目标颜色波长差较大的光源。
以上就是妈网百科介绍有关机器视觉光源选择的相关内容了。
选择合适的光源成为决定整个系统成败的关键因素，光源的主要目的就是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。
希望本文可以帮助到大家。
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。
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能;合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
1.镜头的相关参数1焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用 f 来表示。
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。
由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
2光阑系数即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大 F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为 4.29 毫米。
光通量与 F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。
镜头上光圈指数序列的标值为 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。
也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。
3景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。
决定景深的三个基本因素: 光圈光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。
焦距焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。
物距物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。
机器视觉及其应用技术 第2版 项目2 光源系统的认知与选择
前光源
高角度：明场照明 低角度：暗场照明
前光源
背光源
特点：背光源与前光源在放置位置上刚好相反，放置于待测物体背面，能充分突出待测物体的轮廓信息。
背光源照射下齿轮图片
环形光源
特点：能为待测物体提供大面积均衡的照明。可大大减少阴影、提高对比度。但应用距离不合适时会造 成环形反光现象。
亮
热多，持续光
5000~7000
较亮
发热少，较便宜
任务2 • 任务2：手机电池尺寸测量中光源的选择
普通面光与平行面光比较
练一练
• 取一带倒角物体，分别用普通面光和平行面光照明，观察图像效果
手机电池取相效果
谢谢观看~
总结应用场合
几种典型光源
几种典型光源特性比较
光源 卤素灯
颜色 白色，偏黄
荧光灯
白色，偏绿
LED灯
红、黄、绿、白蓝
氙灯
白色，偏蓝
电致发光管 由发光频率决定
寿命/h 5000~7000 5000~7000
发光亮度 很亮
特点 发热多，较便宜
亮
较ห้องสมุดไป่ตู้宜
6000~100000
较亮
固体，能做成很多形状
3000~7000
环形光源
蓝色环形光源应用
环形光源
环形光源应用
点光源
特点：结构紧凑，能够使光线集中照射在一个特定距离的小视场范围。
点光源
• 点光源应用
几种不同照明技术
练一练
• 分别取直射光与漫射光，分别照射同一物体，观察图像效果。 • 取一枚硬币，用高角度和低角度光源进行照明，观察图像效果差
CCD机器视觉学习ppt
策树算法的 分类和回归
决策树算法的 优缺点
决策树算法的 应用领域和案 例
随机森林算法
随机森林算法通过随 机选择特征和样本来 构建决策树，从而减 少过拟合风险
随机森林是一种集成 学习方法，通过组合 多个决策树来提高预 测性能
随机森林算法可以处 理分类和回归问题， 具有较高的准确率和
分类器设计
特征提取：从图像中提取出有用的特征 分类器选择：根据任务需求选择合适的分类器，如SVM、决策树等 训练分类器：使用训练数据训练分类器，使其能够正确分类图像 测试分类器：使用测试数据测试分类器的性能，评估其准确性和泛化能力
模型优化
模型选择：根据任务需求选择 合适的模型
超参数调整：调整模型的超参 数以优化性能
应用案例：汽车零部件 检测、电子元器件检测、 食品包装检测等
技术特点：高精度、高 效率、高可靠性
自动驾驶应用
自动驾驶汽车：通过机 器视觉识别道路、交通 标志、行人等，实现自 动驾驶
自动驾驶无人机：通过 机器视觉识别障碍物、 地形等，实现自主飞行
自动驾驶机器人：通过 机器视觉识别环境、目 标等，实现自主导航
模型融合：将多个模型融合以 提高性能
模型压缩：通过模型压缩技术 降低模型大小和计算复杂度
机器视觉学习的算法 和模型
深度学习在机器视觉中的应用
卷积神经网络 （CNN）：用于 图像分类、目标检
测等任务
循环神经网络 （RNN）：用于 视频分析、动作识
别等任务
生成对抗网络 （GAN）：用于 图像生成、图像修
安全监控应用
监控摄像头：实时 监控，及时发现异 常情况
智能识别：识别人 脸、车辆、物体等， 提高监控效率
智能报警：实时报 警，及时处理异常 情况
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。
ccd视觉检测设备方案
CCD视觉检测设备方案1. 简介CCD（Charge-coupled Device）是一种光电转换器件，广泛应用于图像和视频采集领域。
CCD视觉检测设备以CCD作为核心组件，结合光学系统和信号处理器，可以用于实现精准的图像检测和测量。
本文将介绍CCD视觉检测设备的方案设计及应用。
2. 方案设计2.1 CCD传感器选择在设计CCD视觉检测设备时，选择合适的CCD传感器非常重要。
传感器的分辨率、灵敏度、噪声特性等参数都会直接影响检测设备的性能。
常用的CCD传感器有两种类型：线阵CCD和面阵CCD。
线阵CCD适合用于高速线性扫描，对于长物体的检测效果更好；面阵CCD适合对二维图像进行捕捉，能够提供更清晰的图像。
在选择CCD传感器时，需要考虑应用需求，如检测速度、图像质量、光照条件等，并结合成本因素进行综合考虑。
2.2 光学系统设计光学系统是CCD视觉检测设备中另一个重要的组成部分。
它主要用于聚焦、过滤和衍射等，以确保CCD传感器能够获得清晰的图像。
光学系统的设计包括选择适当的镜头、光源和滤光片等。
镜头的选择需要根据需要的视野范围和焦距来确定。
光源的选择通常考虑应用场景中的光照条件，需要确保光源的稳定性和均匀性。
滤光片的选择可以用于改善图像的质量，如抑制杂散光或增强特定波长的光信号。
2.3 信号处理器选择CCD传感器输出的信号需要经过信号处理器进行处理和分析，以提取有用的信息。
信号处理器通常包括模拟前端电路和数字信号处理模块。
模拟前端电路主要用于信号放大、滤波和去噪等。
合适的模拟前端电路可以提高信噪比和动态范围。
数字信号处理模块主要用于数字图像处理和算法实现。
它可以对图像进行增强、分割、特征提取等操作，以满足实际应用的需求。
在选择信号处理器时，需要考虑处理速度、可编程性和功耗等因素，并与CCD传感器的输出接口兼容。
3. 应用场景CCD视觉检测设备具有广泛的应用场景，包括但不限于以下几个方面：3.1 工业自动化CCD视觉检测设备可以用于工业自动化领域的零部件检测、产品质量检验、物体定位等。
机器视觉镜头的选型
机器视觉镜头的选型一、镜头主要参数 1.焦距（Focal Length）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。
焦距的大小决定着视角的大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小。
根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
2.光圈(Iris)用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大F值，例如8mm /F1.4代表最大孔径为 5.7毫米。
F值越小，光圈越大，F值越大，光圈越小。
3.对应最大CCD尺寸(Sensor Size)镜头成像直径可覆盖的最大CCD芯片尺寸。
主要有：1/2″、2/3″、1″和1″以上。
4.接口(Mount)镜头与相机的连接方式。
常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。
5.景深(Depth of Field,DOF)景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。
景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。
光圈越大，景深越小；光圈越小、景深越大。
焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大。
距离拍摄体越近时，景深越小；距离拍摄体越远时，景深越大。
6.分辨率(Resolution)分辨率代表镜头记录物体细节的能力，以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位：“线对/毫米”（lp/mm）。
分辨率越高的镜头成像越清晰。
7、工作距离(Working distance,WD)镜头第一个工作面到被测物体的距离。
8、视野范围(Field of View,FOV)相机实际拍到区域的尺寸。
9、光学放大倍数(Magnification,?)CCD/FOV，即芯片尺寸除以视野范围。
10、数值孔径(Numerical Aperture,NA)数值孔径等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半（a\2）的正弦值的乘积，计算公式为N.A=n*sin a/2。
机器视觉知识点及案例
一、机器视觉的技术范围①技术层次：底层基础元件和材料、图像和视觉核心算法、视觉硬件和系统（含照明）、软件开发环境。
②系统流程：取像，分析，结果输出。
③部件与系统软、硬件：A、照明、光学元件、镜头、相机、图像采集卡B、工具软件C、智能相机。
④相关技术：运动控制、机器人、通讯。
二、镜头基本概念①视野 (FOV)图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。
②最大/最小工作距离（Work Distance）从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。
③景深（Depth Of Field）在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。
④畸变几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不同位置上的放大率存在的差异。
几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。
如枕形或桶形失真。
⑤成像面可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面。
⑥光圈与F值光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。
表达光圈大小我们是用F值，如f1.4，f2，f2.8 etc。
⑦焦距焦距是像方主面到像方焦点的距离，如16mm， 25mm。
⑧分辨率测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。
选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。
三、镜头的分类1、按照等效焦距分为①广角镜头：等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。
特点是最小工作距离短，景深大，视角大。
常常表现为桶形畸变。
②中焦距镜头：焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。
通常情况下畸变校正较好。
③长焦距镜头：等效焦距超过200mm的镜头。
工作距离长，放大比大，畸变常常表现为枕形状畸变。
2、按照功能分①变焦距镜头：镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变②定焦距镜头：镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。
聚焦位置和光圈可以调节③定光圈镜头：光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节3、按照用途分①微距镜头（或者成为显微镜头）：用于拍摄较小的目标具有很大的放大比②远心镜头：包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。
机器视觉系统光源的选择
机器视觉系统光源的选择一、机器视觉光源的种类光源是影响机器视觉系统输入的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少３０％的应用效果。
由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。
许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源，这主要是因为可见光容易获得，价格低，并且便于操作。
常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。
但是，这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。
以日光灯为例，在使用的第一个１００小时内，光能将下降１５％，随着使用时间的增加，光能将不断下降。
因此，如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。
另一个方面，环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能，使输出的图像数据存在噪声，一般采用加防护屏的方法，减少环境光的影响。
由于存在上述问题，在现今的工业应用中，对于某些要求高的检测任务，常采用ｘ射线、超声波等不可见光作为光源。
但是在一般的应用中，LED机器视觉光源逐渐成为主角。
二、LED机器视觉光源特点LED光源有以下几个特点：1、使用寿命长，一万到三万小时左右。
2、LED光源是由很多个LED颗粒摆列组成，可以组成不同形状不同角度的光源。
3、LED颗粒有不同的颜色不同的波长，用户可以根据检测对象的特征选用不同波长的光源，以突出检测特征从而达到理想的效果。
4、稳定性好。
LED光源相对其他光源来说，稳定性大大增强，更加有利于为系统提供高品质的图像。
三、LED光源的照明方式由光源构成的照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。
其中，背向照明是被测物放在光源和相机之间，它的优点是能获得高对比度的图像，LED面光源和平行光源是这样使用的，常用来突出产品的轮廓，比如工件的尺寸测量就是使用这种方法。
前向照明是光源和相机位于被测物的同侧，这种方式便于安装，比如条形光源，同轴光源，环形光源，圆顶光源，线光源等都是使用这样的用法，这是最常用的照明方式。
机器视觉之工业镜头的选型公式(附CCD芯片尺寸表)
工业镜头的焦距(f mm)可以根据FOV(视场), WD(工作距离) 和CD芯片尺寸计算出来:
FOV视场指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离(WD)，镜头焦距(F)及CCD芯片尺寸确定的
1、镜头的焦距，视场大小、工作距离、光学倍率计算如下:
光学倍率＝ CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)
D芯片的尺寸表:
1.1英寸——靶面尺寸为宽12mm*高12mm，对角线17mm
1英寸 ——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm
1/1.8英寸——靶面尺寸为宽7.2mm*高5.4mm，对角线9mm
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm
焦距f ＝ WD × CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)
视场FOV ( H or V) ＝ 物距WD × CCD芯片尺寸( H or V) /焦距f
视场FOV( H or V) ＝ CCD芯片尺寸( H or V) /光学倍率
工作距离WD= f(焦距）× CCD芯片尺寸/FOV( H or V)
视觉选型指南
一、選擇CCD關鍵參數：1.精度：根据“视野”与“分辨率” 选择CCD。
“视野” 是指CCD在X 和Y 方向上所能覆盖的范围，而“分辨率”是由1 个像素等于多少mm 来确定的。
以下公式表示了它们的关系。
分辨率= Y 方向的视野(mm) / CCD 在Y 方向上的像素数2.視野：是指CCD 在X 和Y 方向上所能覆盖的范围3.工作距離：WD(工作距离= 镜头顶端与工件之间的距离) 、4.景深：確定產品是靜止的，還是運動的，或者是不同的產品會有高度差。
5.安裝空間：如果空間不足。
可以選擇小型ccd 和側視鏡比較合適。
6.傳輸速度：标准速度的31 万像素CCD 以16.0 ms 的速率传输图像。
相同分辨率的高速CCD 具有4.7 ms 的图像传输速度。
在由于高速生产线而需要更快处理时间的检测中，高速CCD 非常有效7.黑白與彩色CCD的選擇：应根据需要检测什么类型的瑕疵来选择彩色或黑白CCD。
难以与背景区分的瑕疵可能需要使用彩色CCD。
8.軟件調試：光源選擇步驟：一.根据目标材料、形状和应用，从以下三种类型中选择合适的照射方向：镜面反射、漫反射和透射。
(1)镜面反射光从目标上直接反射回CCD。
这种照明在检测玻璃基板等高反射性工件时非常有效。
（2）漫反射光在目标表面反射时向许多方向散射。
这种照明方法在通过反射性包装检测工件时非常有效。
（3）透射从目标背后发出光线，CCD 接收透射的轮廓。
这种方法通常在尺寸检测中使用二. 确定合适的型状一旦根据类型（镜面反射型、漫反射型、透射型）选择了照明方法，即可根据要检测的工件、检测工件的背景及其周围环境选择型号。
按照明类型分类的典型照明设备镜面反射型同轴照明环形照明条形照漫反射型低角度照明环形照明条形照明透射型面照明棒形照明-鏡面反射型的照明最佳旋轉是同軸照明，條件如下：1照明在玻璃表面上反射。
2需要增强玻璃板和背景之间的差异。
3最好对工件实施垂直照明。
4可在目标上方提供一定的空间。
【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。
机器视觉光源选择
做机器视觉，一定会涉及到光源，它在机器视觉中有重要的作用，直接影响到图像的质量，进而影响到系统的性能。
所以我们说光源起到的作用：就是获得对比鲜明的图像。
图像的质量好坏，也就是看图像边缘是否锐利,具体来说：1、将感兴趣部分和其他部分的灰度值差异加大2、尽量消隐不感兴趣部分3、提高信噪比，利于图像处理4、减少因材质、照射角度对成像的影响图像的边缘锐利程度对比常用的有LED光源、卤素灯（光纤光源）、高频荧光灯。
先简单介绍一下后面两种。
卤素灯也叫光纤光源，因为光线是通过光纤传输的，适合小范围的高亮度照明。
它真正发光的是卤素灯炮，功率很大，可达100多瓦。
高亮度卤素灯炮，通过光学反射和一个专门的透镜系统，进一步聚焦提高光源亮度。
卤素灯还有一个名字叫冷光源，因为通过光纤传输之后，出光的这一头是不热的。
适合对环境温度比较敏感的场合，比如二次元量测仪的照明。
但它的缺点就是卤素灯炮寿命只有2000小时左右。
高频荧光灯，发光原理和日光灯类似，只是灯管是工业级产品，并且采用高频电源，也就是光源闪烁的频率远高于相机采集图象的频率，消除图像的闪烁。
适合大面积照明，亮度高，且成本较低。
但需要隔一定时间换灯管一定要进口的才过关，国内的高频做的不行，老有闪烁，国外最快可做到60KHz。
相对来说，目前LED光源最常用。
主要有如下几个特点：1、使用寿命长，10000-30000小时。
2、由于LED光源是采用多颗LED排列而成，可以设计成复杂的结构，实现不同的光源照射角度。
3、有多种颜色可选，包括红、绿、蓝、白，还有红外、紫外。
针对不同检测物体的表面特征和材质，选用不同颜色，也就是不同波长的光源，达到理想效果。
下面我们具体讨论以下LED光源的分类。
LED光源可以分为2大类：一类是正面照明，一类是背面照明。
正面照明用于检测物体表面特征，背面照明用于检测物体轮廓或通明物体的纯净度。
正面光源按照光源结构分，有环形灯、条形灯、同轴灯和方形灯。
线阵相机、镜头及光源的选型
线阵相机、镜头及光源的选型线阵相机顾名思义就是取像是成线性的。
它的传感器是成线型的。
举个例⼦：⽐如⾯阵相机的分辨率是640*480就是说这个相机横向有640个像元，纵向有480个像元。
⽽线阵相机分辨率只体现在横向，⽐如2048像素的线阵相机就是说横向有2048个像元，纵向⼤多数为1。
（RGB相机和TDI相机除外）关于线阵相机的传感器70年代⼤多数使⽤的是MOS，⽽从70年代末CCD开始迅速发展，⼀直到现在也是主流，CMOS⼤概是在80年代中期开始出现的，但是随着技术的发展CCD的取像速度要低于CMOS，⽽且直到2010年以前CMOS的传感器价格要⾼于CCD，从2010年以后⼏家主要的相机制造商都已经⼤⼒开发CMOS的相机了，并且也得到了不少的实际应⽤。
鄙⼈认为，以后的线阵相机主流将是CMOS的传感器。
（这两种传感器的优缺点⼤家可以到⽹上找，主要是取像速度和敏感度的差异）线阵相机的⼏个重要参数:1. resolution: 像素数，传感器上有多少个像元。
2. MAX DATA RATE（应该叫相机时钟吧）：意思是相机每秒可以采取最⼤的数据量3. Linerate ⾏频：意思是每秒钟相机最⼤可以采取多少⾏影像⽐如像素为8192*1， data rate为160Mhz, 那么此相机的⾏频就是160M/8192= 19000line/sec每秒钟最⼤可以取像19000⾏，横向为8192pixel,纵向为19000pixel, 1秒钟取得的这幅图像⼤⼩⼤概为160M还有就是像元的⼤⼩和镜头的尺⼨。
⼀般ccd的像元⼤⼩最⼩为5um，再⼩好像做不出来，⽽且感光度也差，cmos的像元可以⽐ccd⼩近⼀倍。
相机的选择⼗分重要，直接关系到整体设备的成本，像素多就要采⽤⼤的镜头，数据量⼤就要采⽤传输率⼤的数据线，还需要图像处理卡，数据量⼤对运算要求也⾼，对计算机的要求也⾼。
还是以⽬前的主流CCD相机为例⼦吧，由于相机的取像速度有限，⼀般每个tap最多能取得60M的数据，所以⽬前告诉的相机都采⽤多tap的处理⽅式，⼀般每个tap为40M，拿160M的相机为例就是有4个tap ,每个tap的取像为40M，40M*4=160Mhz, 当然也有single-tap(1), dual-tap(2), triple-tap(3),octal-tap（8）之分，⽬前ccd的取像速度都低于400M，⽽cmos⽬前最⾼可以到1.6Ghz(以后可能会更⾼）相机的输出⽅式也有多种，8bit,10bit,12bit, 我主要了解的就是8bit ⿊⽩256进制影像。
CCD机器视觉光源选型案例
CCD机器视觉光源选型案例近年来，随着机器视觉技术的不断发展和应用领域的不断扩大，CCD机器视觉光源的选择也变得越来越重要。
本文将以一个CCD机器视觉光源选型案例为例，从背景分析、需求分析、方案选择和实施评估四个方面进行讨论。
背景分析：汽车制造厂商生产线上的一个检测工位需要进行外观缺陷检测，该工位采用了CCD机器视觉技术。
然而，由于光线的不稳定性，该工位的检测结果存在较大的误差，需要替换光源以提高检测准确性。
因此，需要选择一种适合的CCD机器视觉光源。
需求分析：考虑到汽车外观的特殊性，对于光源的要求较高，需要具备以下特点：1.高亮度：能够提供足够的光亮度，确保CCD相机能够捕捉到高质量的图像。
2.均匀光照：能够提供均匀的光照，避免图像中出现阴影或明暗差异。
3.色温可调：能够根据具体的检测需求，调整光源的色温，以获得清晰的图像。
4.长寿命：能够长时间稳定工作，减少维护成本。
5.安全性：能够避免对工作人员或设备的二次污染。
方案选择：根据以上需求，我们可以选择一种适合的CCD机器视觉光源：1.LED光源：LED光源具有高亮度、均匀光照、调节色温和长寿命的特点。
2.滤光片：适用于外观缺陷检测的滤光片能够提供良好的颜色鉴别效果。
实施评估：在选择了LED光源和适用的滤光片后，需要进行实际效果的评估：1.测试光亮度：使用光度计对LED光源进行测试，检查其亮度是否能满足要求。
2.校正颜色温度：在实际工作环境中，根据具体的检测要求，调整LED光源的色温，观察图像质量的变化。
3.检测准确性评估：使用CCD相机进行外观缺陷检测，比较使用LED 光源前后的检测结果差异，评估LED光源对于检测准确性的影响。
4.维护成本评估：观察LED光源的使用寿命和维护成本，与之前的光源进行对比，评估其在长期使用中的经济性。
通过以上评估，可以得出以下结论：1.LED光源能够提供高质量的光亮度和均匀光照，能满足外观缺陷检测的要求。
2.调节LED光源的色温可以改善图像的清晰度和颜色鉴别效果。
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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 1400-3000 3000-50000 50000-1mm
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光源的主要作用
通过适当的光源照明设计可以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的算法难度，同时提高系统的精度和可靠性。 截止目前 没有一个通用的机器视觉照明设备，因此针对每个特定的案例，要设计适应的 照明装置，以达到最佳效果。 照明系统是机器视觉系统最为关键的部分，直接关系到系统的成败，其重要性 无论如何强调都是不过分的。好的设计能够使我们得到1幅好的图像，从而改 善整个系统的分辨率，简化软件的运算，而不合适的照明，则会引起很多问题。
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平行光配合远心镜头可以有效去除边缘发虚的问题。 发虚不一定会导致测量结果不精确，要看其稳定性。 精确与准确的区别！
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同轴光效果最好
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红外光照射，可以将封装在黑色塑胶 下面的金属电路清晰显现出来效果和 X射线一样好，而且对人没有伤害。
红外光对塑料穿透性比较好， 可以将瓶盖和瓶颈之间的缝 隙显现出来。
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镜面反射 漫反射 定向透射 背反射 漫透射 做漫射板 散射 表现为漫射 吸收 深色 粗糙表面
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被侧物体表面的的粗糙程度决定了镜面反射和漫反射成分的多少； 物体表面光反射规律由双向反射率分布函数（BRDF）表示。 反射光主要成分与反射面颜色一致。
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夹角 孔径 距离
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亮度均匀图片的获得
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太阳能电池片均匀打光
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难度和要求
• 难度越来越高，兼容性 通用性 • 要求越来越高，精度 稳定性
光源配置
• 简单标准光源能解决的问题越来越少 • 组合 多色 高亮度 成为发展趋势
近现代新技术逐渐融入
• 更具深度的技术投入应用 • 新的仪器和设备 军事技术转向民用
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RGB YIQ:灰度+色彩
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CIE
HSL
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颜料三基色：红黄蓝 光三基色： 红绿蓝 黄紫青 配合色 红+绿 红+蓝 绿+蓝
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生成色 黄 紫 青
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互补色 蓝 绿 红
偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性
k
E
E
k
k
起偏：使没有偏振特
性的光变为偏振光
检偏：检验光的偏振
特点，观察光强变化
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圆偏振片
线偏振片
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范围
紫外
可见光
名称 真空紫外 远紫外 中紫外 近紫外 蓝紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 红-紫
近红外 中红外 远红外
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
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多方向入射光可以克服物体表面弯曲造成的不一致。
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其他无影光
RIU80漫射光低位 照射，可以有效祛 除表面的眩光，字 符也也清晰显现。
四边无影光效果
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存在性检测、计数、薄片边缘检测和定位、透明体表面和内部不透明异物 或脏污检测、透明体和半透明体突变型和部分渐变缺陷、镂空打标检测等
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也有些情形才能解决问题，例如纯黑和纯白混合的物体。
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机器视觉中的光源起到如下作用： 1.照亮目标，提高亮度； 2.形成有利于图像处理的成像效果； 3.克服环境光干扰，保证图像稳定性； 4.用作测量的工具或参照物 。
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原始图片涉密
被测物体表面的形状等宏观结构决定了镜面反射的方向。
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机构要求不能用背光
多层不透明体交叠
其他特殊情形
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一些圆柱体、带有倒角或圆角边缘的 物体，用漫射背光测量透视轮廓时， 会出现发虚现象，不适合在特别精密 的场合使用，扩大光源与物体距离可 以改良效果。
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使用滤光片可以阻止绝大部分环境光进入镜头， 而系统光源发出的光损失很少。
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近代
•偏振现象的应用 •渐晕的产生与抑制 •很多很多新技术
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近代
其他
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针尖器件针脚检测
控制发光方向即可得到想要的结果。
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控制发光方向可以得到很稳定的结果。
瓶盖高度测量
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部分物质在紫外光照射下 会发射荧光，据此，可以 看到可见光不能照射出来 的东西。 例如：人民币真假识别 暗室二维码 等
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365nm紫外光可以将测孕试纸显现出来，其他波段没有任何响应。
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背反射多发生在透明介质的分界面，可能会产生重影。
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PCB板绿色背景，用白光 照射，MARK点对比度不 够高，容易和背景混淆 在一起，难以分辨。 绿色背景采用红色 光源提高对比度 ， MARK点清晰可见。
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多角度不同颜色照光，目标表面不同坡度图像颜色不同。
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彩色 摄像机 照相机拍摄图
加色 照明
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1.正常 2.比较正常 3.锡膏过多（多锡） 4.锡膏少（少锡） 5.多锡 6.少锡 7.假焊 8.少锡，假焊 9.没有锡膏
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