機器視覺之光源一

機器視覺系統由影象採集和影象處理兩大模組構成。按照順序，今天我們將就影象採集中光源這一重要元件進行介紹。由於內容較多，將分兩節介紹，本節就光源的基礎知識從以下四塊內容展開:

希望閱讀本文後，您能夠從中有所增益。好了，相信您已經等不及了，那我們就開始吧！

光源是構建機器視覺系統首要考慮的因素，合理的光源設計能夠直接有效的提高影象成像質量，進而對系統的檢測起到事半功倍的效果，具體作用如下：

如果光源設計不當，則會引發一系列災難性問題。如下圖所示：

左圖打光效果極差，完全無法從影象中提取資訊，而右圖則目標特徵明顯，相信負責影象處理的演算法工程師一定毫無壓力。由此可見光源重要性，可以毫不誇張的說，有了正確的光源選型和光路設計，整個系統就已經成功了一半，所以作為一名機器視覺工程師，一定一定一定要對光源給予足夠的重視。

光源大致可分為三大類，分別為螢光燈、鹵素燈、led燈。螢光燈是利用低氣壓汞蒸氣在通電後釋放紫外線，從而使螢光粉發出可見光，屬於低氣壓弧光放電光源；鹵素燈，又稱為鎢滷燈，石英燈，是白熾燈的乙個變種；led燈使用多個發光二極體排列組合而成。三類燈的示意圖如下所示：

目前在機器視覺系統中主要採用的是led燈，由於其形狀設計靈活，使用壽命長，響應速度快，單色性好，顏色多樣，綜合價效比高等特點在行業內被廣泛使用。下面針對各優點進行細緻說明。

光的顏色由波長決定，不同波長的光將呈現不同的顏色，如下圖所示。

常見光源顏色集中在可見光範圍，主要有白光（復合光）、紅光、藍光、綠光、另外紅外光也比較普及，而紫外光由於很多原因，應用較少。不同光源的波長及應用場景簡單介紹如下：

光源發出的白光照射到物體上後，反射光顯示物體的顏色，其他顏色的光均被吸收，稱之為光的顯色性。如下圖所示：

色相性在光學中，將兩種光以適當的比例混合能產生白光時，稱這兩種顏色為互補色。互補色在色相環中是正好相對的顏色。通常用相反色溫的光線照射，可以使影象達到最高端別的對比度，相同色溫的光線照射可以有效濾除，因此合理利用互補色，對光源選擇很有幫助。

互補色應用舉例：對易拉罐罐頂表面進行劃痕檢測，如下圖所示。

罐頂表面印有大量紅色的文字，如果採用白色光源，文字會對表面檢測造成干擾，增加檢測難度，如果使用紅色光源照明，則可以過濾掉紅色的文字。