技术文章
机器视觉中光源运用技巧
日期：2013-06-05
来源：三姆森科技
判断机器视觉的照明的好坏首先要了解机器视觉中光源需要做到什么？显然光源不仅仅是使检测部件能够被摄像头“看见”。 有时候一个完整的机器视觉系统无法支持工作，但是仅仅只优化一下光源就可以使系统正常工作。
了解以下几个概念是非常有必要的！
对比度
对机器视觉来说非常重要。机器视觉应用的照明最重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最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。
亮度
当 选择两种光源的时候最佳的选择是选择更亮的那个。当光源不够亮时可能有三种不好的情况会出现。第一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。其次光源的亮度不够必然要加大光圈从而减小了景深。另外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最 大。
鲁棒性
测试好光源的方法是看光源是否对部件的位置敏感度最小。当光源放置在摄 像头视野的不同区域或不同角度时结果图像应该不会随之变化。方向性很强的光源增大了对高亮区域的镜面反射发生的可能性这不利于后面的特征提取。在很多情况 下好的光源需要在实际工作中与其在实验室中的有相同的效果。好的光源需要能够使你需要寻找的特征非常明显除了是摄像头能够拍摄到部件外好的光源应该能够产 生最大的对比度、亮度足够且对部件的位置变化不敏感。
机器视觉中要如何控制光源反射？机器视觉应用关心的是
反射光
除 非使用背光。物体表面的几何形状、光泽及颜色决定了光在物体表面如何反射。机器视觉应用的光源控制的诀窍归结到一点就是如何控制光源反射。如何能够控制好 光源的反射那么获得的图像就可以控制了。因此在机器视觉应用中当光源入射到给定物体表面的时候明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。 光源可预测当光源入射到物体表面的时候光源的反映是可以预测的。光源可能被吸收或被反射。光可能被完全吸收黑金属材料表面难以照亮或者被部分吸收造成了颜 色的变化及亮度的不同。不被吸收的光就会被反射入射光的角度等于反射光的角度这个科学的定律大大简化了机器视觉光源因为理想的想定的效果可以通过控制光源 而实现。 物体表面如果光源按照可预测的方式传播那么又是什么原因使机器视觉的光源设计如此的棘手呢使机器视觉照明复杂化的是物体表面的变化造成的。如果所有物体表 面是相同的在解决实际应用的时候就没有必要采用不同的光源技术了。但由于物体表面的不同因此需要观察视野中的物体表面并分析光源入射的反映。
如果 反射光可以控制图像就可以控制了。这点再怎么强度也不为过。因此在涉及机器视觉应用的光源设计时最重要的原则就是控制好哪里的光源反射到透镜及反射的程 度。机器视觉的光源设计就是对反射的研究。在视觉应用中当观测一个物体以决定需要什么样的光源的时候 首先需要问自己这样的问题“我如何才能让物体显现”“我如何才能应用光源使必须的光反射到镜头中以获得物体外表”
影响反射效果的因素：
物体表面的纹理 物体表面的几何形状及光源的均匀性。
光 源的位置既然光源按照入射角反射因此光源的位置对获取高对比度的图像很重要。光源的目标是要达到使感兴趣的特征与其周围的背景对光源的反射不同。预测光 源如何在物体表面反射就可以决定出光源的位置。 表面纹理物体表面可能高度反射镜面反射或者高度漫反射。决定物体是镜面反射还是漫反射的主要因素是物体表面的光滑度。一个漫反射的表面如一张不光滑的纸张 有着复杂的表面角度用显微镜观看的时候显得很明亮 这是由于物体表面角度的变化而造成了光源照射到物体表面而被分散开了。而一张光滑的的纸张有光滑的表面而减小了物体表面的角度。光源照射到光源的表面并按 照入射角反射。 表面形状一个球形表面反射光源的方式与平面物体不近相同。物体表面的形状越复杂其表面的光源变化也随之而复杂。对应一个抛光的镜面表面光源需要在不同的角 度照射。从不同角度照射可以减小光影。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。第一对于视野在摄像头视野范围部分应该是均匀的。简 单的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。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。
一个好的机器视觉系统集成解决方案，光源选择是极其关键的环节，如业界排名前列的东莞三姆森公司，就特别注重成像实验，认真严谨的相机和光源选择，打光方式考量，得到客户的一致好评！
三 姆森光电科技机器视觉系统,已经广泛应用于半导体及电子行业、汽车制造、纺织机械、数控机床、包装印刷、精密测量、交通物流、医药设备检测等领域。公司服 务电话：0769-85844842，为促进相关领域的发展提供及时、优质的服务， 欢迎各界用户来函、来电、来人洽谈业务。
了解以下几个概念是非常有必要的！
对比度
对机器视觉来说非常重要。机器视觉应用的照明最重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最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。
亮度
当 选择两种光源的时候最佳的选择是选择更亮的那个。当光源不够亮时可能有三种不好的情况会出现。第一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。其次光源的亮度不够必然要加大光圈从而减小了景深。另外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最 大。
鲁棒性
测试好光源的方法是看光源是否对部件的位置敏感度最小。当光源放置在摄 像头视野的不同区域或不同角度时结果图像应该不会随之变化。方向性很强的光源增大了对高亮区域的镜面反射发生的可能性这不利于后面的特征提取。在很多情况 下好的光源需要在实际工作中与其在实验室中的有相同的效果。好的光源需要能够使你需要寻找的特征非常明显除了是摄像头能够拍摄到部件外好的光源应该能够产 生最大的对比度、亮度足够且对部件的位置变化不敏感。
机器视觉中要如何控制光源反射？机器视觉应用关心的是
反射光
除 非使用背光。物体表面的几何形状、光泽及颜色决定了光在物体表面如何反射。机器视觉应用的光源控制的诀窍归结到一点就是如何控制光源反射。如何能够控制好 光源的反射那么获得的图像就可以控制了。因此在机器视觉应用中当光源入射到给定物体表面的时候明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。 光源可预测当光源入射到物体表面的时候光源的反映是可以预测的。光源可能被吸收或被反射。光可能被完全吸收黑金属材料表面难以照亮或者被部分吸收造成了颜 色的变化及亮度的不同。不被吸收的光就会被反射入射光的角度等于反射光的角度这个科学的定律大大简化了机器视觉光源因为理想的想定的效果可以通过控制光源 而实现。 物体表面如果光源按照可预测的方式传播那么又是什么原因使机器视觉的光源设计如此的棘手呢使机器视觉照明复杂化的是物体表面的变化造成的。如果所有物体表 面是相同的在解决实际应用的时候就没有必要采用不同的光源技术了。但由于物体表面的不同因此需要观察视野中的物体表面并分析光源入射的反映。
如果 反射光可以控制图像就可以控制了。这点再怎么强度也不为过。因此在涉及机器视觉应用的光源设计时最重要的原则就是控制好哪里的光源反射到透镜及反射的程 度。机器视觉的光源设计就是对反射的研究。在视觉应用中当观测一个物体以决定需要什么样的光源的时候 首先需要问自己这样的问题“我如何才能让物体显现”“我如何才能应用光源使必须的光反射到镜头中以获得物体外表”
影响反射效果的因素：
物体表面的纹理 物体表面的几何形状及光源的均匀性。
光 源的位置既然光源按照入射角反射因此光源的位置对获取高对比度的图像很重要。光源的目标是要达到使感兴趣的特征与其周围的背景对光源的反射不同。预测光 源如何在物体表面反射就可以决定出光源的位置。 表面纹理物体表面可能高度反射镜面反射或者高度漫反射。决定物体是镜面反射还是漫反射的主要因素是物体表面的光滑度。一个漫反射的表面如一张不光滑的纸张 有着复杂的表面角度用显微镜观看的时候显得很明亮 这是由于物体表面角度的变化而造成了光源照射到物体表面而被分散开了。而一张光滑的的纸张有光滑的表面而减小了物体表面的角度。光源照射到光源的表面并按 照入射角反射。 表面形状一个球形表面反射光源的方式与平面物体不近相同。物体表面的形状越复杂其表面的光源变化也随之而复杂。对应一个抛光的镜面表面光源需要在不同的角 度照射。从不同角度照射可以减小光影。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。第一对于视野在摄像头视野范围部分应该是均匀的。简 单的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。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。
一个好的机器视觉系统集成解决方案，光源选择是极其关键的环节，如业界排名前列的东莞三姆森公司，就特别注重成像实验，认真严谨的相机和光源选择，打光方式考量，得到客户的一致好评！
三 姆森光电科技机器视觉系统,已经广泛应用于半导体及电子行业、汽车制造、纺织机械、数控机床、包装印刷、精密测量、交通物流、医药设备检测等领域。公司服 务电话：0769-85844842，为促进相关领域的发展提供及时、优质的服务， 欢迎各界用户来函、来电、来人洽谈业务。
