光源在机器视觉中的重要性

光源作为其中重要组成部分，直接关系到系统的成败。在视觉系统中图像是重心，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。

2022-02-22 09:28:29太阳成集团tyc411

光源在机器视觉中的重要性

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。在视觉系统中图像是重心，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。

光源及光学系统设计的成败是决定系统成败的首要因素。在机器视觉系统中，视觉光源的作用至少有以下几种：

1、照亮目标，提高目标亮度；

2、形成比较有利于图像处理的成像效果；

3、克服环境光干扰，保证图像的稳定性；

4、用作测量的工具或参照；

机器视觉光源如何选择，光源的好坏在于对比度、亮度和对位置变化的敏感程度，机器视觉光源包括LED光源、光纤卤素灯、氙灯、荧光灯等。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，要设计相应的照明装置，以达到比较好的效果。机器视觉系统的视觉光源的价值也正在于此。

LED灯

使用寿命约30000-100000小时；优点：可以使用多个LED达到高亮度，可组合不同的形状，响应速度快，波长可以根据用途选择。

LED灯

光纤卤素灯
使用寿命约1000小时左右；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。

光纤卤素灯

氙灯
使用寿命约1000小时左右；优点：亮度高，色温与日光接近；缺点：响应速度慢，发热量大，寿命短、工作电流大、供电安全要求严格、易碎。

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，亮度低。

荧光灯

机器视觉光源如何选择

1、亮度：在两种光源中选择时，更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。一，工业相机的信噪比不够；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。二，光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深。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比较大。

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。一，对于视野，在摄像头视野范围部分应该是均匀的。简单地说，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。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）。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是比较重要的因素。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、寿命特性：光源一般需要持续使用。为使图像处理保持一致的精确，视觉系统必须保证长时间获得稳定一致的图像。

5、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首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比较大的对比度，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。好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。