為什么光源在機器視覺應用中非常重要？

機器視覺系統是通過分析來自物品的反射光線而非物品本身來生成圖像的。因此，至關重要的是，了解光線是如何從我們正在檢測的生產元件上反射出去的。要了解這一點，我們必須知道物品的生產材料、尺寸、形狀和表面處理。

另外，即使我們使用單色檢測系統（紅色元件與粉色元件的光線反射方式不同），物品的顏色也非常重要。所有這些特點都會影響光線是如何被反射的，并且可能會給高品質圖像的創建帶來挑戰。尋找適當的光源有助于處理看似復雜的應用，并極大地簡化應用。

同時，光源還可能影響計算機分析生成可行圖像的難易程度。高品質圖像源于適當的焦距和照明。對比度差和照明不均勻的圖像需要成像計算機花費更多的精力，最終會增加處理時間，并可能增加錯誤圖像分析的次數。

一般來說，對比度高的圖像最容易處理。請考慮上面顯示的圖像（圖1）。良好的圖像處理系統能夠識別兩個圖像中的“+”符號，但識別上面的圖像的可重復性將降低，這是因為相比下面的圖像，這個圖像的對比度更低。如果適當控制照明，機器視覺系統將可以輕松處理圖像，并提供高度的可靠性/可重復性。

由于圖像是在光線從物品上反射回來時創建的，照射到物品并反射到相機的光線被視為明亮的光線。如果光線從相機上反射回來（或者被物品吸收），該物品將被視為暗物品。機器視覺系統通常專注于亮區域與暗區域之間的差異，以得出邊線、質地或標識的相關結論， 這些都是檢驗操作的重要參數。

光源類型

所采用光線的波長也可能是檢驗過程中的一個重要變量。若采用特殊光線色彩的照明，則更容易區分對比性色彩，因為它們在圖像中將顯得很暗。這種技術可用于提升瓶蓋上的日期代碼質量。

紅外光可用于突出顯示農產品上的擦傷，紫外光可使墨水或膠水發出熒光（請注意，如果采用紅外光或紫外光，則應當在相機上使用濾波器，以便可以看到物品的熒光，而不是光線本身）。

照明技術

選擇適當的照明技術將有助于處理特定應用的特殊問題。市場上提供許多選項，每個選項對于特定的應用而言都有優點和缺點。目前共有五種基本技術可用于為待檢驗的元件提供照明：背光照明、直接照明、結構化照明、軸上散射照明和離軸散射照明。

背光照明創造出一個輪廓，以突出元件的形狀，并允許對元件進行測量，但其完全掩蓋了所有表面細節。其通過生成一 個圖像（大部分為白底黑色元件圖像），產生最大的對比度。

檢驗應用可以采用這種技術進行尺寸測量，但對于表面檢驗來說，背光照明是沒有用的。這項技術的一個挑戰在于夾具難度。任何用于固定待檢驗元件的機械夾具都可能會遮擋背光光線。請考慮下面的例子。

準直光是指將光線對齊，確保始終是平行的，其非常適用于創建高清圖像（圖3）。

漫射光可通過使準直光照射穿過毛玻璃來產生，其減少了光線強度，提供更柔和、更均勻的照明，避免產生眩光或陰影。

檢驗元件時，另一個考慮因素是采集元件圖像時，元件的移動速度，還有相機的曝光時間。這些因素都將影響光源的選擇。

要簡化應用，我們必須首先明確目標，并專注于重要的檢驗因素。了解目標之后，我們可以專注于選擇光源，確保突出 顯示正在尋找的特征或缺陷，并忽略圖像中不需要的元素。