機器視覺光源顏色選型攻略

在機器視覺系統(tǒng)中，光源具有非常重要的作用，選擇合適的光源成為決定整個系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素，光源的主要目的就是將被測物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質(zhì)、高對比度的圖像。下面帶您了解一下機器視覺光源顏色的選擇攻略：

一般情況下，如果使用黑白相機，又對被測物體的顏色選擇沒有特殊的要求，紅色是比較合適的選擇。因為紅色LED壽命長、穩(wěn)定、價格低廉，更重要的是紅色LED的波長更接近傳感器的靈敏度峰值，而通常的CCD對紫色、藍色的光敏感程度沒有紅光強。

如果進行彩色成像，則通?？紤]使用白色光源。白色LED光源的制造有幾種方法，一種是使用白色LED制造，發(fā)光管內(nèi)部有藍色發(fā)光芯片與受到激發(fā)后發(fā)出黃色的熒光粉，發(fā)出的光按一定比例疊加到一起，看起來形成了白色，這是最為常見的形式。另一種方法是使用紅綠藍三種不同顏色的LED，按某種順序或方式在光源上進行排列，并分別控制每種顏色的度，使用相對方便。此種方法通常使用四個單色RGGB顆粒進行排列，所以其中的綠色分量通常會比較足，之所以多加一個綠色的G通量，是因為人眼對綠色光源（波長555nm）最敏感。

機器視覺應用中應注意目標顏色與光源顏色的搭配，我們看到某個物體成某種顏色，是因為其反射了對應的光譜。我們拍攝物體時，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（光的波長一樣或接近），而如果要打成黑色，則需要選擇與目標顏色波長差較大的光源。

彩色圖像中，除了黑色、灰色不明顯，其它如白色、紫色、藍色、綠色、黃色、橙色、紅色、棕色都很明顯，色彩飽滿艷麗。多色排線在白色光源下的黑白相機大尺度成像，可以發(fā)現(xiàn)其中的白色、黃色、綠色、橙色較明亮，說明相機對這些波長比較敏感。在紅光下成像時，白、紅、橙、黃幾種顏色比較明顯，其它的顏色都很暗，說明紅光照射物體時，物體本身有紅色分量時，才能反射紅光，在黑白相機下表現(xiàn)為紅色特征。而在綠色光源下，則白色、綠色、黃色表現(xiàn)明亮，其它較暗淡。藍色光源下，白色、紫色、藍色等表現(xiàn)較亮，有效反射藍光。從中也可以發(fā)現(xiàn)，白色，無論在什么光照下，都成明顯的白色，是因為其本身不吸收光譜，任何光譜照射到其表面上都會被反射；相反，黑色材料則無論什么光照射上去都不反光成黑色。

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活中看到某個物體呈現(xiàn)某種顏色，是因為物體表面反射了該對應的光譜。

視覺應用中，為目標顏色合理地選擇光源的顏色有利于降低算法難度、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

一、同類色

同類色指色相性質(zhì)相同，但色度有深淺之分。

是色相環(huán)中15°夾角內(nèi)的顏色。

如深紅與淺紅，深藍與淺藍。

二、鄰近色

鄰近色，就是在色帶上相鄰近的顏色。

例如紅色和橙色。

是色相環(huán)中，凡在60度范圍之內(nèi)的顏色都屬鄰近色的范圍

三、互補色/對比色

有非常強烈的對比度，在顏色飽和度很高的情況下，可以創(chuàng)建很多十分震撼的視覺效果。

例如橙和藍、紅和綠、黃和紫。

在色相環(huán)中每一個顏色對面(180度對角)的顏色。

四、類似色

類似色是指在色輪上相鄰的三個顏色。

在色輪上90度角內(nèi)的色統(tǒng)稱為類似色。

例如紅－紅橙－橙、黃－黃綠－綠、青－青紫－紫等均為類似色。

五、光源顏色選擇

基于以上顏色理論，如果要將目標打成白色需要選用同類色，如果要目標打成黑色需要選用互補色。

合理選擇光源顏色可以使特征和背景之間產(chǎn)生較大的灰度差別。一把情況下，如果使用黑白相機，對被測物體的顏色沒有特殊要求的情況下，紅色是比較好的選擇。

紅色LED壽命長、穩(wěn)定、價格低。通常ccd對紅光比較敏感。波長越長，穿透能力越強。紅外的穿透能力強，適合檢測透光性差的物體，如棕色口服液雜質(zhì)檢測。

波長越短，擴散能力越強。紫外對表面的細微特征敏感，適合檢測對比不夠明顯的地方，如食用油瓶上的文字檢測。 表面瑕疵檢測一般使用藍光。

不同波長的光線聚焦點不一樣，可以參照彩虹形成的原理。在圖像中心區(qū)域，不用顏色形成的光斑是同心圓。向圖像邊緣移動時會產(chǎn)生彩虹效應，目標特征將在更大區(qū)域上成像，會導致對比度降低。對像素較小的相機影響更嚴重。

審核編輯：劉清