光與視覺

? ? ? 簡而言之，肉眼之所以能看到物體的特征就是因為光照射到物體后反射到眼球，再經過視網膜的捕捉傳入大腦。

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可見光：

可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分，可見光譜沒有精確的范圍；一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400～760nm之間，但還有一些人能夠感知到波長大約在380～780nm之間的電磁波。

肉眼能分辨物體的顏色是因為當光線照射到某個顏色的物體后這個顏色的光被反射，其它顏色的光被物體吸收。

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為什么不用自然光？

自然光因環境而異，大多工業環境下不適用，自然光無法或難以控制亮度。

機器視覺對光源的要求：

高亮度 -- 高速掃描、高速成像，要求曝光時間短的場合

高均勻性 -- 表面檢測、缺陷檢測，利用灰度差異進行檢測的場合

低功耗 -- 移動設備、便攜檢測系統

長壽命 -- 任何場合，節約成本和維護費用

光譜特性好 -- 利用光譜單色性檢測的場合

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光源選擇-圖像評價標準

對比度明顯，目標與背景的邊界清晰

背景盡量淡化而且均勻，不干擾圖像處理

與顏色有關的顏色信息要真實，亮度適中，不過度曝光

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常見的人工光源：

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?白熾燈：將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發出可見光的電光源，制造方便，成本低

?鹵素燈：白熾燈的改進，玻璃外殼中充有一些鹵族元素氣體（通常是碘或溴），顯色性好

?高壓鈉燈：電弧管兩端電極之間產生電弧，在電子躍遷過程中，多余的能量以光輻射的形式釋放，便產生了光， 啟動慢，

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LED光源

由于LED一些優良的特征，目前市面上幾乎都是使用LED光源。

LED光源的優勢:

可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度

可根據需要制成各種顏色，并可以隨時調節亮度

加散熱裝置散熱效果好，光亮度更穩定

使用壽命長，反應快捷

常用LED光源種類

條形光

環形光

同軸光

面光源

點光源

穹頂光

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LED光源的光路

光源選型對成像的影響

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偏差

較好

有這樣一句話，良好的成像是視覺系統成功的一半，這跟人眼進行圖像辨別是一樣的邏輯。

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亮視野與暗視野

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簡單來說，亮視野就是直接接收反射光，暗視野接收散射光。

暗視野可以觀察到物體的輪廓，把一些結構上的問題顯現出來。在亮視野下，物體平滑的區域接收到正向打光的光源并反射到鏡面而產生亮的影像，而表面粗糙的區域則因為散射的問題，相對起來就比較暗，這種暗是因為光散射的問題而不是因為材質吸收光的關系，而在暗視野底下，照明光源的中央被一遮光罩遮住，只留下周圍的光源斜射到工件上，在此大角度的照射下，光滑的表面所反射的光無法進入物鏡，因此工件的背景大體上都是暗的，至于粗糙的表面則因為散射的作用得以接收到反射光，所以反而是一些輪廓有明亮的影像

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低角度照明

非低角度照明

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低角度照明

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背光照明

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背光照明是指照明被攝體背面的光。采用逆光使對著鏡頭方向的被攝體前部光暗，拍攝工件時，輪廓清晰明顯，因此，全逆光又稱輪廓光；半逆光稱倫勃朗光

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顏色與補充

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偏光技術

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偏振光片之所以叫偏光片，是因為普通液晶顯示器面對眼睛的那張偏光片是磨砂處理的，以消散表面反光，并且把光散射以增加液晶顯示器的視角。對于投影機來說，任何散射都會造成光線的損失，投影機用的液晶片理想狀態應該是0度視角，即偏離垂直方向看液晶片，就沒有光線了。當然，這是不可能實現的，但越接近0度視角，光的利用率越高，所以用平光的偏光片換掉那個磨砂的偏光片后，投影機到墻上的亮度會大幅度提高，大概能提高50-80%，這就是為什么要換偏光片的理由。

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偏光技術應用實例

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視覺光源介紹

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環形光源

環形光源用于檢測IC芯片上的印刷字符。

LED陣列成圓錐狀以斜角照射在被測物體表面，通過漫反射方式照亮一小片區域，工作距離在10-15MM時，該光源可以突出顯示被測物體邊緣和高度的變化，突出原本難以看清的部分，是邊緣檢測、金屬表面的刻字和損傷檢測的理想選擇

應用場合

檢測IC芯片上的印刷字符

檢測電路板上的元件

檢測標簽

檢測液晶玻璃基板的標記

檢測板裝藥缺片和顆粒破損

檢測軸承表面損傷

成像實例：

用零角度低工作距離打光，清晰展現物體表面劃痕。

透明手機乳膠按鍵上的數字清晰呈現

低角度環形光輕松獲取易拉罐蓋邊緣以及拉環輪廓，邊緣凹陷清晰可見

檢測物體表面凹槽的加工輪廓

瓶蓋上的商標、字符、圖案清晰顯現，特征突出

檢測IC卡上的引線

常見的環形光結構

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環形光源分為無角度環形光、小傾斜角環形光和大傾斜角環形光。

平面環形光，照射面廣，散光大，強反射較少

小傾斜角環形光，照射面較無角度環形光要小，散光較小，強反射較多，適合平面照射以及輪廓檢測

大傾斜角環形光，照射面小，散光小。一般適用于照射小物件及檢測物件輪廓，它大部分的光路都是從側面射入物件，因此輪廓性強。

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條形光源

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高亮條形光源是由高密度直插式LED陣列組成，適合大幅面尺寸檢測。多個條形光源可自由組合，照射角度也可自由調整，某些情況下可代替環形光。高亮條形光源優點是光照均勻度高，亮度高散熱好，使用壽命長，產品穩定性高安裝簡單，角度隨意可調，尺寸設計靈活。

同軸光源

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同軸光源（漫射同軸燈，金屬平面漫反射照明光源）提供了比傳統光源更均勻的照明，因此提高了機器視覺的準確性和重現性?！?均勻照亮平面，有光澤的表面 · 加強劃刻，凹陷，或壓印特征· 在鏡面，漫射和/或吸收表面形成對比· 降低透明外殼或遮蓋物的透過率 · 電子元件檢測 · 基準定位

同軸燈主要用于檢測反光程度很厲害的平面物體，比如玻璃

同軸光源能夠凸顯物體表面不平整，克服表面反光造成的干擾，主要用于檢測物體平整光滑表面的碰傷、劃傷、裂紋和異物。

同軸光特點：

高密度排列LED，亮度大幅提高；

獨特的散熱結構，延長壽命，提高穩定性；

高級鍍膜分光鏡，減少光損失；

成像清晰，亮度均勻。同軸光源應用

同軸光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測；

芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點定位；包裝條碼識別。

由于同軸光幾乎全是強反射，其反射到攝像頭的光線受矩形外殼影響，因此被照物體只能是小于通光口。

成本非常高。

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同軸光源光路圖：

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光的頻率與作用

? ? ? ? 藍：波長較短，漫射性好，可檢測較為精細的物件，比如銀色背景（如鈑金、車加工件等）、薄膜上金屬印刷品；

? ? ? ? 紅：波長較長，穿透性好，可通過一些較暗的物體，如底材黑色的透明軟板孔位定位、綠色線路板線路檢測、透光膜厚度檢測，紅色光源更能提高對比度；

? ? ? ? 綠：紅/銀色背景產品；

? ? ? ? 紅外：不可見光，波長長，穿透性強，用于LCD屏檢測、視頻監控等；

? ? ? ? 紫外：不可見光，波長短，貫穿性強，用于證件檢測、觸摸屏ITO檢測、布料表面破損、點膠溢膠檢測、金屬表面劃痕檢測等。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的机器视觉——光源介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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