選擇最合適機器視覺照明的八個小技巧

機器視覺系統中的照明系統是極其重要的一部分，它的好壞直接影響着後面的圖像處理。在聽了一位日本光源專家的講座以前，我其實對照明並不太瞭解，不就是將圖像照亮以致於相機可以拍到圖像嗎？但事實並不是如此，照明遠非加強圖像亮度這樣簡單，好的照明系統能夠減小不少圖像處理工做，提高整個機器視覺系統效率。那麼照明是怎樣一門學問呢？如何在機器視覺系統中選擇合適的照明系統呢？

合適的照明是機器視覺應用成功的關鍵，並且是第一要考慮的部分。一個設計良好的照明系統不只會帶來更好的性能，節約時間，並且從長遠來看能節約成本。下面來分享選擇最合適機器視覺照明的八個小技巧，它們是：

（1） 檢測材料缺損請使用亮度高的光；

（2） 精肯定位請使用合適波長的光；

（3） 檢測玻璃上的刮痕請使用非漫射的光，即Non-Diffused Light；

（4） 檢測透明包裝請使用漫射光，即Diffused Light；

（5） 創造對比請使用顏色光；

（6） 檢測快速移動物體請使用頻閃光；

（7） 消除反射時請使用紅外光；

（8） 消除顏色變化請使用紅外光；

照明是怎樣影響機器視覺應用的呢？

對於將質量最爲輸出的機器視覺系統依賴於圖像質量。高質量的圖像使得系統可以精確地解釋出從檢測物體中提取的信息，這樣就能夠產生可靠的並可重複的系統性能。在任何視覺應用中須要的圖像質量很大程度上取決於照明條件：顏色，角度和使用照明對象的光源數量意味着好圖像之間的差別，有可能會產生更好的性能，也會帶來質量差的圖像，產生很差的結果。

機器視覺照明應該最大化特徵對比，同時最小化其它剩下的對比度，所以讓相機清晰看到部分或標記。高對比度特徵簡化集成和提升可靠性；對比度差的圖像和不規則的照明須要來自系統的更多努力，並且也增長了處理時間。最優的照明取決於檢測物體的尺寸，它的表面特徵和部分幾何特徵和系統需求。具備寬範圍的波長（顏色），視場（尺寸），對於特殊應用須要，就能夠靈活的選擇機器視覺照明。

當選擇照明時須要考慮如下五個方面：

1. 表面是光滑，仍是崎嶇不平？

2. 表面是暗淡，仍是光亮？

3. 對象是彎曲的，仍是平坦的？

4. 條碼或標記的顏色是怎樣的？

5. 是檢測移動的物體，仍是靜止的對象？

技巧1：使用亮光去檢測材料缺損

好比在塑料澆注中驗證是否不足

從塑料澆注應用中驗證材料缺損對於確保良好的密封表面是重要的。當有材料缺損時，你有了不足的條件（好比澆注到模型中的材料不充分）。

照明技術：亮場

亮場照明技術依賴表面紋理和平坦地形。光線遇到平坦反光的表面將光線反射回到相機，創立一個亮區域。粗糙紋理或表面缺損會將光線散射而遠離相機，創立了暗區域。

技巧2：對於精確組件定位使用合適的波長

好比檢測倒裝芯片（Flipped Chips），在PCB裝配中驗證合適的零件方向是常見的機器視覺應用。

照明技術：亮場

爲了驗證裝配問題，使用藍光波長的打亮芯片方位。這個照明技術依靠波長和同軸照明幾何。藍色波長（460 納米）能很好地區分銀質和銅質表面：銅吸取藍光呈現出暗場，銀反射藍光呈現亮場。同軸照明幾何消除錯誤反射：不想要的耀眼點，反射和暗點。

技巧3：在玻璃中檢測裂痕使用非漫射光

好比檢測玻璃容器上的裂痕

照明技術：暗場

在這個應用當中，用暗場照明來創立一個明亮的，在暗背景下容易檢測的感興趣特徵。在一個暗場區域中光線直接經過透明的瓶子。大多數穿透透明對象的光線不會被相機檢測到。若是材料不規則，好比有裂紋，一些光線就會凸顯出這個不規則。特別是劃痕創立了一個內部空缺，這裏光線折射和反射，以許多角度散射包括返回給相機。這些光線將很難檢測的劃痕轉換到暗背景下的亮特徵。

技巧4：檢測透明包裝使用漫射光

好比驗證吸塑包裝的內容

照明技術：連續漫射

連續的漫射照明技術不強調錶面紋理和升高中的變化。它提供了很是大的固定照明角度，從多角度讓光線找到對象上，所以消除了反射和典型的非方向性或單個光源產生的陰影。

技巧5： 使用顏色創造對比度

在機器視覺應用中創造一個高對比度圖像的一個有用的方法是用特殊波長（彩色）的光照明物體。對於黑白相機來說，光的波長能使得跟彩色同樣的特徵變亮或變暗。使用彩色輪子做爲參考，選擇一個相反顏色的光來使得特徵變暗；或選相同顏色的光使得特徵變亮。例如：

1. 若是你想變暗的特徵是紅色，則使用綠光；

2. 使用綠光能使得綠色特徵呈現更亮；

3. 記住鋁上刻印在紅光和藍光下的區別。

技巧6： 針對快速移動的物體使用頻閃光

當物體快速移動成像是模糊時，就須要使用頻閃光。頻閃寬度 = 視場÷ 像素/移動速度

技巧7： 消除反射使用紅外光

機器視覺系統依靠數字圖像中的灰度級轉化。在許多視覺應用當中，環境光帶來了不想要的亮反射，這樣使得檢測感興趣特徵變得困難或不可能。紅外光就能解決這個問題。

技巧8：使用紅外光消除顏色差別

紅外光能用於在彩色對象之間消除灰度差異。暗對象吸取紅外波長，創造出一致性，而其它則呈現陰影。這個照明方案有利於檢測顏色或陰影變化的非一致性。

爲本身的機器視覺系統選擇合適的照明方案，須要從多方面來考慮，從這些小技巧中選擇可取的，結合到本身的系統特色中去，相信會事半功倍！照明學問很大，須要一步步學習~！