關(guān)于光源選型，在機(jī)器視覺(jué)行業(yè)里面是一個(gè)非常經(jīng)典的話題。現(xiàn)在我們換個(gè)角度來(lái)討論這些問(wèn)題，試著從理論上來(lái)分析，如我們需要什么樣的圖像，我們的被測(cè)物體有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材質(zhì)特點(diǎn)，我們要檢測(cè)的內(nèi)容又有什么特性。這樣會(huì)給光源的可行性、圖像的可行性提供一個(gè)重要的參考， 加上一些專業(yè)光源產(chǎn)品和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，我們就可能作出一個(gè)非常不錯(cuò)的光源方案。

光源應(yīng)用技巧

反射光的控制

視覺(jué)系統(tǒng)中相機(jī)拍到的都是反射光（除采用背光之外）。也就是說(shuō)相機(jī)之所以曝光，都是由于光源照到被測(cè)物體，然后反射回來(lái)，進(jìn)入相機(jī)，讓芯片對(duì)應(yīng)的區(qū)域感光。反射光強(qiáng)，則圖像越亮，相反反射光弱，圖像越暗，當(dāng)然最極端的就是反射光剛好沒(méi)有進(jìn)入攝像頭，圖像呈黑色。所以光源和相機(jī)的相對(duì)位置非常重要，也就是我們說(shuō)的控制反射光的方向。

如果你的光源安裝在一個(gè)錯(cuò)誤的角度，哪怕光源再亮，圖黑的。

我們?cè)诳刂乒獾姆较颍褪侨绾巫寛D象呈白色，如何呈黑色，或者說(shuō)該白的地方白，該黑的地方黑。反射光線的強(qiáng)弱，對(duì)應(yīng)相機(jī)里每個(gè)像素的亮暗，即灰度值。引用一位前輩的話：

“Camera do not see objects, they see the light reflected from objects towards them.” ----RVSI General Manager / Marcel Laflamme

期望的圖像分析

我們?cè)谧鰴C(jī)器視覺(jué)時(shí)，一切都是基于圖像進(jìn)行處理的。那么我們到底需要什么樣的圖像呢？這是我們首先要去分析的。什么是我們關(guān)心的區(qū)域，什么是我們不關(guān)心的區(qū)域。關(guān)心的區(qū)域拍成什么顏色，白或黑？背景區(qū)域拍成什么顏色？具體來(lái)說(shuō)我們可以從兩方面來(lái)分析，被測(cè)物體分析和檢測(cè)要求分析。

被測(cè)物體分析

我們對(duì)被測(cè)物體分析，來(lái)確定哪些地方能拍成白色，哪些地方能拍成黑色，或者某些地方既能拍成白色又能拍成黑色。

1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析

a) 平面？
b) 曲面？
c) 有高低不平？
d) 有尖銳的過(guò)渡還是圓滑過(guò)渡？

2. 材質(zhì)分析

a) 金屬？
b) 非金屬？
c) 金屬甲/金屬乙？
d) 非金屬甲/非金屬乙？
e) 金屬/非金屬？

3. 表面質(zhì)量分析

a) 鏡面反射？
b) 漫反射？
c) 介于鏡面反射和漫反射之間？
d) 既有鏡面反射又有漫反射?

檢測(cè)要求分析

不同檢測(cè)要求，對(duì)于圖像的具體要求不一樣。總之都是突出要檢測(cè)部分，消隱其他地方，并且他們之間的明暗差別越大越好。

1. 表面特征檢測(cè)：文字,標(biāo)示（注意區(qū)分特征印刷在物體表面、突出或凹于物體之下）
2. 尺寸檢測(cè)：外形尺寸、相對(duì)位置、共面度（注意輪廓的真實(shí)性和測(cè)量基準(zhǔn)）
3. 表面質(zhì)量檢測(cè)：劃痕、凹坑、缺角（注意缺陷的尖銳程度和出現(xiàn)缺陷的方向）
4. 純凈度檢測(cè)（注意包裝材料的透光性、液體顏色以及雜質(zhì)的材質(zhì)）
5. 裝配檢測(cè)：裝配位置、缺零件、裝錯(cuò)零件（注意空間位置的分布和補(bǔ)光、消除反光）
6. 色差檢測(cè) （注意相機(jī)的白平衡，并考慮借助濾鏡）

當(dāng)然，這里面還需要非常好的光源產(chǎn)品。這里我們就半導(dǎo)體、電子行業(yè)的應(yīng)用，展開(kāi)討論一下光源。（以著名的光源廠家———日本W(wǎng)avecrest產(chǎn)品為例）

多種角度的環(huán)形燈

以連接器為代表的電子產(chǎn)品檢測(cè)，經(jīng)常用到環(huán)形燈。首先是因?yàn)檫B接器端面多為不平整的小曲面，需要光源從多個(gè)角度均勻照射。而連接器的產(chǎn)品尺寸又都很小，要求光源的外形尺寸非常小巧，這一點(diǎn)Wavecrest做得非常不錯(cuò)，最小環(huán)形的外徑只有34mm。特別是在幾個(gè)不同角度光源組合使用時(shí)，這方面的優(yōu)越性更加凸顯出來(lái)。同時(shí)，按照LED照射角度細(xì)分為，直射環(huán)形、帶角度環(huán)形、低角度環(huán)形和水平照射環(huán)形（超低角度），顏色紅、綠、藍(lán)、白、紅外、紫外可選，外徑從34mm到206mm。

照射角度靈活的條形燈（四面條形燈）

可以自由調(diào)節(jié)角度是條形燈最大的好處。同時(shí)還適合細(xì)長(zhǎng)型物體，如IC等電子元器件的照明。Wavecrest條形燈采用優(yōu)質(zhì)LED，機(jī)構(gòu)上精確定位PCB板，有效保證光源照射的方向性。有27mm到1200mm長(zhǎng)，3種寬度：2排、3排、6排，共18種尺寸可選。其中對(duì)于長(zhǎng)度在600mm以上，還特別設(shè)計(jì)加厚、加寬的鋁合金一體式外殼，進(jìn)一步確保光線的平行效果。IC引腳、文字、表面質(zhì)量、共面度，料帶尺寸檢測(cè)、料帶中的IC檢測(cè)等等眾多檢測(cè)均可以用條形燈實(shí)現(xiàn)。四面條形可以實(shí)現(xiàn)全角度的照明，提供更加均勻的照明效果。

高亮線光源

采用大功率LED和聚光透鏡，非常適合高速線掃描項(xiàng)目，如鍵盤(pán)、銅箔、PCB板等檢測(cè)。Wavecrest線光源，顏色有紅、綠、蘭、白可選，單條長(zhǎng)度達(dá)1.2M。同時(shí)也可以配置擴(kuò)散板，用于寬視野的面陣項(xiàng)目，提供遠(yuǎn)距離照射。對(duì)于連接器的檢測(cè)，同樣可能用到線光源。如連接器端子的間距檢測(cè)，一般的反射光源照射無(wú)法得到端子尖端處和接插件外殼對(duì)比度清晰的圖像。而使用Wavecrest帶透鏡的線光源，可只讓端子尖端處發(fā)光，而背景為黑色，這樣就非常容易檢測(cè)出針間的間距了。

方形漫反射

采用特殊漫反射材料，形成一個(gè)方形區(qū)域的均勻照明。它的最大特點(diǎn)是光線均勻和工作距離調(diào)節(jié)范圍大。這一點(diǎn)我們?cè)谝蠓浅？量痰纳飸?yīng)用上做過(guò)測(cè)試：采用蘭色方形漫反射WLFL-S110-B，照射到一塊生物芯片上，激發(fā)產(chǎn)生特殊的光線，由高分辨率數(shù)字相機(jī)來(lái)接受，從而分析生物芯片的性能。實(shí)驗(yàn)證明方形漫反射的均勻性明顯優(yōu)于其他形式的光源。在電子行業(yè)來(lái)說(shuō)，適合IC、料帶、連接器等方形物體檢測(cè)。其中Wavecrest方形漫反射產(chǎn)品已在Seagate的硬盤(pán)連接器生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

背光

眾所周知，背光凸顯的是物體的輪廓或液體的純精度，在尺寸檢測(cè)中也多用到。背光最關(guān)鍵的一個(gè)指標(biāo)就是均勻性，Wavecrest創(chuàng)新采用貼片LED，可最大可能地縮小LED芯片之間的間距，并由于采用導(dǎo)熱效果極佳的金屬基材的PCB板，在最短的時(shí)間內(nèi)將熱量從熱源：LED芯片根部傳到外殼，并在周?chē)h(huán)境中散掉，從根本上確保LED長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。再加上Wavecrest的靈活設(shè)計(jì)理念，可任意定做發(fā)光尺寸。同時(shí)，我們建議：有很多正面光源難于檢測(cè)的物體，不妨用背光試試，或許就有一個(gè)既簡(jiǎn)單又穩(wěn)定的方案可以實(shí)現(xiàn)。

同軸

內(nèi)置半透半反玻璃，同軸燈能夠用于鏡面物體檢測(cè)，完全消除反光。廣泛用于晶圓、LCD、連接器等檢測(cè)。