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照明是怎樣影響機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)是極其重要的一部分，如何選擇光源方案，它的好壞直接影響著后面的圖像處理。合適的照明是機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用成功的關(guān)鍵，通過(guò)適當(dāng)?shù)墓庠凑彰髟O(shè)計(jì)，使圖像中的目標(biāo)信息與背景信息得到分離，可以大大降低圖像處理算法分割、識(shí)別的難度，同時(shí)提高系統(tǒng)的定位、測(cè)量精度，使系統(tǒng)的可靠性和綜合性能得到提高。
反之，如果光源設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致在圖像處理算法設(shè)計(jì)和成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)中事倍功半。因此，光源及光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗是決定系統(tǒng)成敗的重要因素。
當(dāng)選擇照明時(shí)需要考慮以下五個(gè)方面：
1. 表面是光滑，還是崎嶇不平？
2. 表面是暗淡，還是光亮？
3. 對(duì)象是彎曲的，還是平坦的？
4. 條碼或標(biāo)記的顏色是怎樣的？
5. 是檢測(cè)移動(dòng)的物體，還是靜止的對(duì)象？
機(jī)器視覺(jué)LED光源按形狀通常可分為以下幾類(lèi):
1、環(huán)形光源
環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設(shè)計(jì)，節(jié)省安裝空間；解決對(duì)角照射陰影問(wèn)題；可選配漫射板導(dǎo)光，光線均勻擴(kuò)散。應(yīng)用領(lǐng)域:PCB基板檢測(cè)，IC元件檢測(cè)，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測(cè)，集成電路印字檢查
2、背光源
用高密度LED陣列面提供高強(qiáng)度背光照明，能突出物體的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺(tái)。紅白兩用背光源、紅藍(lán)多用背光源，能調(diào)配出不同顏色，滿(mǎn)足不同被測(cè)物多色要求。應(yīng)用領(lǐng)域:機(jī)械零件尺寸的測(cè)量，電子元件、IC的外型檢測(cè)，膠片污點(diǎn)檢測(cè)，透明物體劃痕檢測(cè)等。
3、條形光源
條形光源是較大方形結(jié)構(gòu)被測(cè)物的優(yōu)選光源；顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調(diào)。應(yīng)用領(lǐng)域:金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測(cè)，LCD面板檢測(cè)等。
4、同軸光源
同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分采用分光鏡設(shè)計(jì)，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。應(yīng)用領(lǐng)域:系列光源適宜用于反射度*的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測(cè)，芯片和硅晶片的破損檢測(cè)，Mark點(diǎn)定位，包裝條碼識(shí)別。
5、AOI光源
不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息；外加漫射板導(dǎo)光，減少反光；不同角度組合；應(yīng)用領(lǐng)域:用于電路板焊錫檢測(cè)。
6、球積分光源
具有積分效果的半球面內(nèi)壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個(gè)圖像的照度十分均勻。應(yīng)用領(lǐng)域:合于曲面，表面凹凸，弧形表面檢測(cè)，或金屬、玻璃表面反光較強(qiáng)的物體表面檢測(cè)。
7、線形光源
超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測(cè)場(chǎng)合。應(yīng)用領(lǐng)域:陣相機(jī)照明，AOI。
8、點(diǎn)光源
大功率LED，體積小，發(fā)光強(qiáng)度高；光纖鹵素?zé)舻奶娲罚绕溥m合作為鏡頭的同軸光源等；散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。應(yīng)用領(lǐng)域:適合遠(yuǎn)心鏡頭使用，用于芯片檢測(cè)，Mark點(diǎn)定位，晶片及液晶玻璃底基校正。
9、組合條形光源
四邊配置條形光，每邊照明獨(dú)立可控；可根據(jù)被測(cè)物要求調(diào)整所需照明角度，適用性廣。應(yīng)用案例:CB基板檢測(cè)，IC元件檢測(cè)，焊錫檢查，Mark點(diǎn)定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。
10、對(duì)位光源
對(duì)位速度快；視場(chǎng)大；精度高；體積小，便于檢測(cè)集成；亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。應(yīng)用領(lǐng)域:VA系列光源是全自動(dòng)電路板印刷機(jī)對(duì)位的光源。
下面朗銳智科以實(shí)際例子來(lái)說(shuō)明光源的選擇的重要性。
在玻璃中檢測(cè)裂痕使用非漫射光
檢測(cè)目的：檢測(cè)玻璃容器上的裂痕，劃痕
照明技術(shù)：暗場(chǎng)
在這個(gè)應(yīng)用當(dāng)中，用暗場(chǎng)照明來(lái)創(chuàng)立一個(gè)明亮的，在暗背景下容易檢測(cè)的感興趣特征。在一個(gè)暗場(chǎng)區(qū)域中光線直接通過(guò)透明的瓶子。大多數(shù)穿透透明對(duì)象的光線不會(huì)被相機(jī)檢測(cè)到。如果材料不規(guī)則，比如有裂紋，一些光線就會(huì)凸顯出這個(gè)不規(guī)則。特別是劃痕創(chuàng)立了一個(gè)內(nèi)部空缺，這里光線折射和反射，以許多角度散射包括返回給相機(jī)。這些光線將很難檢測(cè)的劃痕轉(zhuǎn)換到暗背景下的亮特征。
使用顏色創(chuàng)造對(duì)比度
在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中創(chuàng)造一個(gè)高對(duì)比度圖像的一個(gè)有用的方法是用特殊波長(zhǎng)（彩色）的光照明物體。對(duì)于黑白相機(jī)來(lái)講，光的波長(zhǎng)能使得跟彩色一樣的特征變亮或變暗。使用彩色輪子作為參考，選擇一個(gè)相反顏色的光來(lái)使得特征變暗；或選相同顏色的光使得特征變亮。例如：
1. 如果你想變暗的特征是紅色，則使用綠光；
2. 使用綠光能使得綠色特征呈現(xiàn)更亮；
3. 記住鋁上刻印在紅光和藍(lán)光下的區(qū)別。
消除反射使用紅外光
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)依靠數(shù)字圖像中的灰度級(jí)轉(zhuǎn)化。在許多視覺(jué)應(yīng)用當(dāng)中，環(huán)境光帶來(lái)了不想要的亮反射，這樣使得檢測(cè)感興趣特征變得困難或不可能。紅外光就能解決這個(gè)問(wèn)題。
使用紅外光消除顏色差異
紅外光能用于在彩色對(duì)象之間消除灰度差別。暗對(duì)象吸收紅外波長(zhǎng)，創(chuàng)造出一致性，而其它則呈現(xiàn)陰影。這個(gè)照明方案有利于檢測(cè)顏色或陰影變化的非一致性。