針對(duì)不同物體該如何選配光源

摘要：

在機(jī)器視覺應(yīng)用中，光源的選擇和打光方式對(duì)于圖像質(zhì)量至關(guān)重要。針對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象，要凸顯其被測(cè)特征，就對(duì)光源的結(jié)構(gòu)形狀、發(fā)光角度、照度大小等產(chǎn)生特定的要求，因而成像效果也千差萬別。合適的光源打光可以使圖像中的目標(biāo)特征與背景信息得到最佳分離，從而大大降低圖像處理的難度，提高系統(tǒng)的精度和可靠性。本篇小視結(jié)合含銘眾多的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，帶大家簡單了解下針對(duì)不同物體該如何選配光源。

一.基本思路

①了解項(xiàng)目需求，明確具體檢測(cè)內(nèi)容，比如外觀檢測(cè)、OCR、尺寸測(cè)量、定位識(shí)別等；

②查看檢測(cè)目標(biāo)的材質(zhì)特性，分析目標(biāo)與背景的區(qū)別，找到二者之間成像的最大差異；

③詢問客戶有無限制的條件，比如產(chǎn)線光場(chǎng)、工作距離、光源大小、視野范圍等；

④根據(jù)具體情況，使用實(shí)際光源進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，得到最好的圖像效果圖，也就是最佳的光源方案。

二.打光技巧與應(yīng)用場(chǎng)景

2.1背部光

背部打光是指將光源放置在被測(cè)物體的后方，用于凸顯產(chǎn)品外形輪廓，可以在明亮的背景下創(chuàng)建物體的深色輪廓。

最常見應(yīng)用于檢測(cè)是否存在孔洞和間隙、邊緣檢測(cè)、尺寸測(cè)量等需求。

可選用背光源進(jìn)行打光，其中背光源主要分以下三類：

藍(lán)色背光源：波長較短，穿透性弱，一般用于檢測(cè)透明產(chǎn)品，如玻璃、透明薄膜等的尺寸檢測(cè)、瑕疵檢測(cè)。

紅外背光源：波長較長，穿透性好，一般用于深色半透明材質(zhì)的穿透，如深色的口服液、深色液體、深色的半透明皮革檢測(cè)。

白色背光源：通用性較好，相對(duì)亮度高，適用于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。

背光源在藥品瓶口尺寸檢測(cè)中的應(yīng)用

背光源在螺絲尺寸檢測(cè)中的應(yīng)用

2.2高角度光

線方向與檢測(cè)面相對(duì)垂直，表面平整部位反光相對(duì)容易進(jìn)入鏡頭之中，在畫面中顯示偏亮。不平整部位如凹坑、劃傷等表面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的情況，反光較為雜亂，只有較少部分光線可以折射到鏡頭中，因此畫面中效果會(huì)偏暗。

最常見應(yīng)用于字符識(shí)別、凹坑、劃傷檢測(cè)、尺寸測(cè)量。

可選用高角度環(huán)形光源、同軸光源、條形光源、面光進(jìn)行打光。

高角度環(huán)形光源在螺母外觀缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

2.3低角度光

線方向與檢測(cè)面相對(duì)接近平行，表面平整部位相對(duì)無反射光線進(jìn)入鏡頭之中，在畫面中顯示偏暗不平整的部位，如凹坑、劃傷等表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反光較為雜亂，只有較少部分光線可以折射到鏡頭中，在畫面中表現(xiàn)較亮。

最常見應(yīng)用于字符識(shí)別、凹坑、劃傷檢測(cè)、尺寸測(cè)量。

可選用低角度環(huán)形光源、條形光源、線性條形光進(jìn)行打光。

低角度條形光源在螺母外觀缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

2.4無影光

兼?zhèn)淞烁呓嵌裙夂偷徒嵌裙獾男Ч贡粶y(cè)物體得到了多角度的照射，表面紋理、褶皺被弱化，圖像整體均勻。

最常見應(yīng)用于定位識(shí)別、尺寸測(cè)量、弧形產(chǎn)品表面檢測(cè)。

可選用圓頂光源、環(huán)形無影光源、燈箱。

無影光源在法蘭外觀缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

其實(shí)，除了以上幾種打光方式，光源的選擇還有很多其他種類，需要在不斷的驗(yàn)證與測(cè)試中積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。比如在機(jī)器視覺應(yīng)用中還應(yīng)注意物體顏色與光源顏色的搭配。我們拍攝物體時(shí)，如果要將某種顏色打成白色，那么就得使用與此顏色相同或相似的光源，而如果要打成黑色，則需要選擇與目標(biāo)顏色波長差較大的光源。機(jī)器視覺的核心思想在于將所需要的圖像特征提取出來，以方便視覺系統(tǒng)進(jìn)行下一步工作，選擇合適的光源與打光方式，可以簡化軟件系統(tǒng)的運(yùn)算，并且提高整個(gè)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。