光源照明的設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)
光源照明目的是增強(qiáng)對(duì)比度。設(shè)計(jì)光源照明的第一步是確定區(qū)域間的不同，然后用光源來突出這些不同之處。
一、光源照明設(shè)計(jì)的基本因素
主要有4個(gè)基本因素要重點(diǎn)考慮：
1、鏡頭的視場(chǎng)
在照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被測(cè)對(duì)象的尺寸確定鏡頭的視場(chǎng)。而后，再根據(jù)鏡頭視場(chǎng)的大小決定最佳的照明系統(tǒng)。
2、照明系統(tǒng)與工件的間距
在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，需全面的了解鏡頭到工作的距離，照明系統(tǒng)到工件的距離，從而確定光源與工件的距離。
3、工件的外形、條件和顏色
照明的選擇是由工件表面的形狀、平坦度、光滑程度等條件決定的。最佳的照明顏色（紅、蘭、綠、白）可通過檢測(cè)工作或被檢測(cè)區(qū)域的顏色來決定。
4、成像物鏡
一般情況下，應(yīng)針對(duì)確定的成像物鏡進(jìn)行照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為：工件中需要可視化的部分、劃痕、缺陷等是否被顯現(xiàn)出來，工件表面上的印紋是否能夠辨認(rèn)等。
二、突顯不同區(qū)域的方法
1、反射系數(shù)
從物體反射出的光量是可以度量的。有兩種不同的反射方法：
a） 鏡面反射：入射角等于出射角。
b） 漫反射：由于物體表面不平，出射光方向各異。
2、顏色
也就是光譜分布，我們從三個(gè)角度來衡量顏色：
a） 波長(zhǎng)：比如綠光的波長(zhǎng)為550nm。
b） 兩種或兩種以上光波的混合比：混合的目的是為了產(chǎn)生另一種光。比如黃光（波長(zhǎng)620nm）和藍(lán)光（波長(zhǎng)480nm）混合在一起便會(huì)成為綠光，然而實(shí)際上，光譜的分布中并沒有綠光的分布。
c） 補(bǔ)色：從白光中移除的那部分光與剩余的光互為補(bǔ)色光。比如，白色金屬鐵和黃色金屬金顏色不同并不是金反射的黃光比鐵多，而是反射的藍(lán)光比鐵少。白光中去除藍(lán)光即為黃光。
3、光密度
由于不同物體材料、厚度和化學(xué)性質(zhì)不同，所以投射光的數(shù)量和強(qiáng)度也不同。光密度會(huì)在整個(gè)光譜范圍不同，或者只在某一個(gè)范圍不同。一般來說，背光是鑒別光密度不同的最好方法。
4、折射
不同透明物質(zhì)折射率不同，所以它們會(huì)以不同的方式影響光的傳播。比如，空氣氣泡混合在玻璃里面，當(dāng)光線直射時(shí)，會(huì)出現(xiàn)或明或暗的氣泡邊緣。
5、紋理
物體表面紋理有些是可辨識(shí)的，有些是過于微小無法處理的，但是它會(huì)影響光線的反射。有些情況下，紋理非常重要，必須用光源來突出它；而另外一些情況下，紋理則相當(dāng)于噪聲，必須用光源來突出其它而弱化紋理。
6、深度
用直射光可以突出物體的深度（影子效應(yīng)），而散射光則可以弱化物體的深度。
7、表面曲向
由于曲率的不同，表面各處呈現(xiàn)的特性不一樣。折射光往往會(huì)突出這些特性，而散射光會(huì)削弱這些特性。
三、照明技術(shù)
1、一般目的照明
通用照明一般采用環(huán)狀或點(diǎn)狀照明。環(huán)燈是一種常用的通用照明方式，其很容易安裝在鏡頭上，可給漫反射表面提供足夠的照明。
2、背光照明
背光照明是將光源放置在相對(duì)于攝像頭的物體的背面。這種照明方式與別的照明方式有很大不同，因?yàn)閳D像分析的不是發(fā)光而是入射光。背光照明產(chǎn)生了很強(qiáng)的對(duì)比度。應(yīng)用背光技術(shù)時(shí)候，物體表面特征可能會(huì)丟失。例如，可以應(yīng)用背光技術(shù)測(cè)量硬幣的直徑，但是卻無法判斷硬幣的正反面。
3、同軸照明
同軸照明是與攝像頭的軸向有相同方向的光照射到物體的表面。同軸照明使用一種特殊的半反射鏡面反射到攝像頭的透鏡軸方向。半反射鏡面只讓從物體表面反射垂直于透鏡的光源通過。同軸照明技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)扁平物體且有鏡面特征表面的均勻照明很有用。此外此技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)使表面角度變化部分高亮，不垂直于攝像頭鏡頭的表面反射光不會(huì)進(jìn)入鏡頭，從而造成表面較暗。
連續(xù)漫反射照明：連續(xù)漫反射照明應(yīng)用于物體表面的反射性或者表面有復(fù)雜的角度。連續(xù)漫反射照明應(yīng)用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對(duì)于完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達(dá)到170立體角范圍的均勻照明。
4、 暗域照明
暗域照明是相對(duì)于物體表面提供低角度照明。使用相機(jī)拍攝鏡子使其在其視野內(nèi)，如果在視野內(nèi)能看見光源就認(rèn)為使亮域照明，相反的在視野中看不到光源就是暗域照明。因此光源是亮域照明還是暗域照明與光源的位置有關(guān)。典型的，暗域照明應(yīng)用于對(duì)表面部分有突起的部分的照明或表面紋理變化的照明。
5、結(jié)構(gòu)光
結(jié)構(gòu)光是一種投影在物體表面的有一定幾何形狀的光（如線形、圓形、正方形）。典型的結(jié)構(gòu)光涉及激光或光纖。結(jié)構(gòu)光可以用來測(cè)量相機(jī)到光源的距離。多軸照明：在許多應(yīng)用中，為了使視野下不同的特征表現(xiàn)不同的對(duì)比度，需要多重照明技術(shù)。
在項(xiàng)目中根據(jù)產(chǎn)品的類型與特征，要選擇相應(yīng)類型的光源，以達(dá)到理想的應(yīng)用效果。樂視光源十年專注于機(jī)器視覺光源的自主研發(fā)，專為系統(tǒng)集成商、設(shè)備制造商、大型制造企業(yè)、大型加工企業(yè)打造具有競(jìng)爭(zhēng)力的視覺解決方案。
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