机器视觉中的光源照明设计
机器视觉LED光源照明技术说明
2.
均匀视场的光。
通过相机可以看到物体的侧面轮廓。
背光照明常用于测量物体的尺寸和标定物体的方向。
4.
反射照明，光射到粗糙的遮盖物上，产生无方向、柔和的光，这种光最适合高反射物体。
因这种照明效果，我们将这种光比作在阴天里平和，无方向的光。
6.
暗视场，但通常与被测物体
表面成的夹
角，低角度暗视场光源对
表面细节或边缘效应的
最细小变化很有效果。
翘曲或不平。
、根据检查目标与背景的材质和颜色。
）、使用互补色进行检测：见（图三）
规则：
食品外观日期检测电阻检测电子IC管脚检测包装箱检测
AFT-RD220。
机器视觉光源选择方法
机器视觉光源选择方法随着机器视觉技术的不断发展，光源的选择越来越重要。
在机器视觉应用中，光源的选择直接影响到图像的质量和识别率。
因此，如何选择适合的光源成为了机器视觉应用中不可忽略的一环。
一、光源的种类常见的机器视觉光源有：白光、红外线、激光等。
其中，白光光源是最常用的光源，可以满足大部分机器视觉应用的需求。
而红外线光源则适用于一些特殊场合，如在黑暗环境下进行图像采集。
激光光源则适用于高精度测量和三维成像等领域。
二、光源的选择原则1. 光源亮度要足够光源亮度足够是保证图像质量的前提。
如果光源亮度不足，会导致图像过暗、噪点过多等问题，影响图像的识别率。
因此，在选择光源时，要确保光源亮度足够。
2. 光源颜色要合适光源颜色是影响图像色彩的重要因素。
在机器视觉应用中，要根据不同的应用场景选择合适的光源颜色，以保证图像的色彩准确性。
比如，在检测红色产品时，应选择波长较短的光源，而在检测蓝色产品时，则应选择波长较长的光源。
3. 光源角度要合适光源角度是影响图像亮度和对比度的因素。
在机器视觉应用中，应根据不同的产品和检测要求选择合适的光源角度，以达到最佳的图像效果。
一般来说，光线垂直于被测物体的表面，可以得到最佳的图像效果。
4. 光源稳定性要好光源稳定性是影响图像质量的重要因素之一。
如果光源不稳定，会导致图像的亮度和对比度变化，影响图像的识别率。
因此，在选择光源时，要选择稳定性好的光源，以保证图像的稳定性和准确性。
三、常见的光源选择方案1. 均匀光源均匀光源是一种常见的光源选择方案。
它可以提供均匀的光照，使得被测物体的表面亮度均匀，并且可以减少表面反射和阴影的影响。
均匀光源适用于需要进行表面检测和缺陷检测的场合。
2. 点光源点光源是一种局部光源，可以提供高亮度的光照，使得被测物体的表面反射更强。
点光源适用于需要进行形状和尺寸检测的场合。
3. 环形光源环形光源是一种环形状的光源，可以提供均匀的光照，同时可以减少阴影的影响。
机器视觉技术与应用实战-光源选型,打光方式和台架
（4）背光照射 特点：光源安置在与相机同轴且位于被测物体的后面。 背光方式用来突出显示不透明物体的外形轮廓， 所 以这种照明方式只适用于待测目标需要的信息可以从其轮廓中获得的场合。例如尺寸测量、 形状判断等。 （背光源、平行背光源）
《机器视觉技术与应用实战》
（5）多角度照射 特点：RGB三种不同颜色不同角度光照，可以实现焊点的三维信息的提取。适用于组装机板的焊锡部份、球 形或半圆形物体、其它奇怪形状物体、接脚头（AOI光源）
• 观察实验法（Look and Experiment-最常用） 尝试使用不同类型光源在不同位置、角度照射物体，通过相机观察图
• 科像学。分析法（Scientific Analysis-最有效） 分析成像环境及客户需求，综合考虑推荐解决方法。
《机器视觉技术与应用实战》
光源选择的原则和标准
光源选择的原则 1.根据检测产品特征选择，一般选择光源的大小要比产品大，这样照射的光线才能覆盖到整个产品；选择的 光源的形状接近产品形状，可以让整个产品区域光照强度一致；光源颜色选择是要能够让检测目标与背景有 一定对比度，在黑白相机下使用与产品目标区域颜色接近的光源能够该区域呈现更高的灰度，反之则呈现较 低灰度；如果产品表面反光较强可以选用均匀性更好的无影光源，目标特征不明显则选用指向性或平行性更 好的光源。 2.根据机构要求，光源能够满足设备的安装空间，产线的速度快就需要选择亮度更高的光源；在特殊环境 （潮湿、高温）就需要考虑光源性能（防水、散热）。 3.实际测试，光源照射能够呈现有效对比度，也要保证各个区域的均匀性。一般在检测区域目标和背景一个 接近255灰度的峰值，这个时候对比度一般最高加强或减弱光源亮度都会影响对比度差值。当出现较好对比 图像时一定要把检测物体放在视野内的各个位置看看图像是否一致，这样才能保证在实际环境中的稳定性
机器视觉打光技巧
【光源应用】专家级的8个打光技巧机器视觉系统中的照明系统是极其重要的一部分，它的好坏直接影响着后面的图像处理。
在听了一位日本光源专家的讲座之前，我其实对照明并不太了解，不就是将图像照亮以至于相机能够拍到图像吗？但事实并非如此，照明远非增强图像亮度这样简单，好的照明系统可以减少很多图像处理工作，提升整个机器视觉系统效率。
那么照明是怎样一门学问呢？如何在机器视觉系统中选择合适的照明系统呢？合适的照明是机器视觉应用成功的关键，而且是第一要考虑的部分。
一个设计良好的照明系统不仅会带来更好的性能，节约时间，而且从长远来看能节约成本。
下面来分享选择最合适机器视觉照明的八个小技巧，它们是：（1）检测材料缺损请使用亮度高的光；（2）精确定位请使用合适波长的光；（3）检测玻璃上的刮痕请使用非漫射的光，即Non-Diffused Light；（4）检测透明包装请使用漫射光，即Diffused Light；（5）创造对比请使用颜色光；（6）检测快速移动物体请使用频闪光；（7）消除反射时请使用红外光；（8）消除颜色变化请使用红外光；照明是怎样影响机器视觉应用的呢？对于将质量最为输出的机器视觉系统依赖于图像质量。
高质量的图像使得系统能够精确地解释出从检测物体中提取的信息，这样就可以产生可靠的并可重复的系统性能。
在任何视觉应用中需要的图像质量很大程度上取决于照明条件：颜色，角度和使用照明对象的光源数量意味着好图像之间的差异，有可能会产生更好的性能，也会带来质量差的图像，产生不好的结果。
机器视觉照明应该最大化特征对比，同时最小化其它剩下的对比度，因此让相机清晰看到部分或标记。
高对比度特征简化集成和提高可靠性；对比度差的图像和不规则的照明需要来自系统的更多努力，而且也增加了处理时间。
最优的照明取决于检测物体的尺寸，它的表面特征和部分几何特征和系统需求。
具有宽范围的波长（颜色），视场（尺寸），对于特殊应用需要，就可以灵活的选择机器视觉照明。
【机器视觉】机器视觉光源详解...
【机器视觉】机器视觉光源详解...00. 目录文章目录•o00. 目录o01. 自然光介绍o02. 光的颜色介绍o03. 机器视觉光源o▪ 3.1 环形光源▪ 3.2 条形光源(常规型)▪ 3.3 条形光源(非标型)▪ 3.4 条形组合光源▪ 3.5 高亮高均条形光源▪ 3.6 面光源(背光源)▪ 3.7 平行面光源▪ 3.8 开孔面光源▪ 3.9 侧面道光背光源▪ 3.10 同轴光源▪ 3.11 直角同轴光源▪ 3.12 高亮高均同轴光源▪ 3.13 同轴平行光源▪ 3.14 线性光源▪ 3.15 圆顶光源▪ 3.16 隧道光源o04. 附录01. 自然光介绍在生活中，光主要来自于太阳光，而太阳光的辐射也是最为全面的，虽然太阳光看起来是没有颜色的，但是太阳光的组合成分却是最为复杂，即太阳光是复合光线，接下来介绍下太阳光的组合成分；太阳光主要分为两部分：不可见光，可见光；不可见光主要分为红外区域的不可见光和紫外区域的不可见光：可见光主要是波长为760nm~380nm 的光，而这部分光可以通过对太阳光使用三棱镜色散获取到；在表现不同的可见光中，不同波长的光线呈现不同的颜色，即波长决定特定颜色的特征；在日常生活中，太阳光/白光包含多种颜色波段的光，而这种白光可以通过三棱镜进行分解，这些我们在初级物理中即可了解到；机器视觉光源主要用到的是可见光、部分红外光、部分紫外光；02. 光的颜色介绍机器视觉中光的颜色介绍（1）白色光：机器视觉中白色光分为冷、暖、中间色调颜色，通常在拍摄彩色图像时使用此类光源效果较好，如果对于彩色图像中某一部分有特殊需求，可以另做相关操作；（2）蓝光：三原色光中的其中一种，比较适用于银色背景下的目标物的打光；（3）红光：同属于三原色光中的一种，可以透过一些比较暗的物体，也可以根据颜色的吸收等不同的方法，实现不同打光效果，突出检测目标的特征，并且红色光源能够提高对比度；（4）绿光：主要针对于红色背景、银色背景，并且在3C 应用中，传送带多数为绿色；（5）红外光：属于不可见光之一，透过力强，对于塑料穿透性好，可以将封装好的金属电路等内部元件显示出来，在此种应用场景下，效果和 X 射线一样好，且对于人体无伤害；（6）紫外光：属于不可见光之一，波长较短，且穿透力强，主要应用于证件检测，触摸屏ITO 检测，点胶溢胶检测，金属表面划痕检测等；（7）X-ray 激光：波长短，穿透性好，可以用于透视检测、轮毂划痕及裂纹检测等；可见光的三原色光的三原色包括R 、G 、B （红、绿、蓝）三种颜色的光，生活中以及工业视觉中不同颜色的光均可以通过以上三种光进行合成；如下：红 + 绿 = 黄红 + 蓝 = 青红 + 绿 + 蓝 = 白且红、绿、蓝三种颜色均不能被再次分解，适用这三种颜色基本可以形成所有的颜色；如下示例图像所示的加色规律：根据光的颜色以及光的冷暖，可以将不同颜色形成一个色环，如下图所示，相邻的颜色是相似色，相对颜色是相对色；机器视觉系统中光源的作用1.强化特征，弱化背景2.突出测量特征3.提高图像信息4.简化算法5.减低系统设计的复杂度6.提高系统的检查精度、速度03. 机器视觉光源3.1 环形光源机器视觉光源工业照明检测LED光源环形光源产品描述环形光源采用高柔性基板材质，独特的制作方法，可以任意角度弯曲，以构成具有最佳外径、内径和照射角度的照明系统。
基于机器视觉的校园教室灯光研究
基于机器视觉的校园教室灯光研究基于机器视觉的校园教室灯光研究一、引言校园教室灯光对于学生的学习和注意力集中起着重要的作用。
然而，在许多教室中，灯光的设置通常是固定的，无法根据学生的实际需求进行自动调节。
基于机器视觉的校园教室灯光研究旨在通过使用计算机视觉技术和智能控制算法，实时分析学生的需求以及环境情况，从而调整教室的灯光，提供更加适宜的学习环境。
二、机器视觉的基本原理机器视觉是一种模拟人眼视觉系统的技术，它可以用来模仿人类对视觉信息的处理过程。
机器视觉系统一般由图像采集、预处理、特征提取和分类识别等多个模块组成。
在校园教室灯光研究中，机器视觉技术主要用于图像采集和环境分析。
三、图像采集在校园教室中，可以设置多个摄像头来采集学生的图像。
这些摄像头可以安装在教室的各个角落，以保证整个教室的视野覆盖。
通过采集学生的图像，可以捕捉到学生的位置、姿势、行为等信息，从而为后续的环境分析提供数据支持。
四、环境分析基于机器视觉的校园教室灯光研究主要通过环境分析来判断学生的需求。
环境分析主要包括以下几个方面：1. 人体检测：通过机器视觉技术对学生的位置和姿势进行检测，可以判断学生是否在座位上、是否专注等。
如果学生离开座位或者姿势不够端正，系统可以通过控制灯光来提醒学生。
2. 环境光检测：通过分析教室内的光线强度和颜色，可以判断当前的光照情况。
如果光线过强或者过暗，系统可以根据学生的需求自动调整灯光，为学生提供一个更加舒适的学习环境。
3. 静态环境分析：通过检测教室内的固定物体，如黑板、桌子等，系统可以了解到教室内的布局和特征。
根据这些信息，可以更好地调整灯光以保证整个教室的照明质量。
五、灯光调节基于机器视觉的校园教室灯光研究的最终目标是通过自动调节灯光，提供一个更加适宜的学习环境。
根据环境分析的结果，可以采用以下方式进行灯光调节：1. 亮度调节：根据学生的位置和姿势，系统可以调整教室内各个灯光的亮度。
对于离黑板较近的学生，可以增加灯光的亮度，以确保他们能够清晰看到黑板上的内容。
机器视觉及其应用技术 第2版 项目2 光源系统的认知与选择
前光源
高角度：明场照明 低角度：暗场照明
前光源
背光源
特点：背光源与前光源在放置位置上刚好相反，放置于待测物体背面，能充分突出待测物体的轮廓信息。
背光源照射下齿轮图片
环形光源
特点：能为待测物体提供大面积均衡的照明。可大大减少阴影、提高对比度。但应用距离不合适时会造 成环形反光现象。
亮
热多，持续光
5000~7000
较亮
发热少，较便宜
任务2 • 任务2：手机电池尺寸测量中光源的选择
普通面光与平行面光比较
练一练
• 取一带倒角物体，分别用普通面光和平行面光照明，观察图像效果
手机电池取相效果
谢谢观看~
总结应用场合
几种典型光源
几种典型光源特性比较
光源 卤素灯
颜色 白色，偏黄
荧光灯
白色，偏绿
LED灯
红、黄、绿、白蓝
氙灯
白色，偏蓝
电致发光管 由发光频率决定
寿命/h 5000~7000 5000~7000
发光亮度 很亮
特点 发热多，较便宜
亮
较ห้องสมุดไป่ตู้宜
6000~100000
较亮
固体，能做成很多形状
3000~7000
环形光源
蓝色环形光源应用
环形光源
环形光源应用
点光源
特点：结构紧凑，能够使光线集中照射在一个特定距离的小视场范围。
点光源
• 点光源应用
几种不同照明技术
练一练
• 分别取直射光与漫射光，分别照射同一物体，观察图像效果。 • 取一枚硬币，用高角度和低角度光源进行照明，观察图像效果差
机器视觉光源解决方案
机器视觉光源解决方案
《机器视觉光源解决方案》
近年来，随着机器视觉技术的迅速发展，工业生产中对于光源的需求也日益增加。
在机器视觉系统中，选择合适的光源解决方案对于提高成像质量、提升生产效率至关重要。
一种常见的机器视觉光源解决方案是 LED 光源。
LED 具有高
亮度、稳定性好、寿命长等优点，非常适合于机器视觉系统的应用。
同时，LED 光源的波长范围广泛，可以满足不同的成
像需求，例如在检测不同颜色的产品时，可以选择合适的波长的 LED 光源，以确保检测的准确性和稳定性。
另外，激光光源也是一种常见的机器视觉光源解决方案。
激光光源具有小发散角、高能量密度等特点，非常适合于高精度的成像和测量任务。
在一些需要进行精确测量或者定位的应用中，激光光源的应用可以有效提高成像的精度和稳定性。
除此之外，还有一些特殊的机器视觉光源解决方案，例如红外光源、紫外光源等。
这些光源可以用于特定的应用，比如在夜视图像采集中使用红外光源，或者在一些检测任务中使用紫外光源，以提高成像的对比度和清晰度。
总的来说，选择合适的光源解决方案对于机器视觉系统的性能至关重要。
不同的应用场景需要不同的光源，因此在选择机器视觉光源解决方案时，需要充分考虑成像的需求，以及光源的特性和优势，以达到最佳的成像效果。
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机器视觉中的光源照明设计
作者：杨薇宋林潞李思琦刘诗琨
来源：《广告大观》2019年第05期
摘要：介绍了光源照明技术在机器视觉中的重要性。
通过对光源照明设计中光源种类和基础照明及影响因素等诸多技术的理论分析，探究了设计光源照明系统时方法。
关键词：机器视觉;光源照明
引言
机器视觉是计算机科学的一个分支，是用机器代替人眼做各种测量和判断。
一个典型的机器视觉系统包括图像采集、图像处理、运动控制部分等。
图像采集是一个重要的环节，它将被测物的可视化图像和特征转化为能被计算机处理的一系列数据。
图像采集部分由光源、光学照明系统、被测物、镜头、摄像机构成，采集过程可描述为：在光源提供照明的条件下，被测物的图像经过镜头在摄像机传感器上得到清晰的图像，传感器将图像转换为模拟或数字视频信号，最后通过图像采集卡传输给图像处理部分。
因此，进行合理的光源照明设计，使被测物中的目标信息与背景信息得到最佳分离，可以大幅降低图像处理算法分割和识别的难度，同时提高系统的定位、测量精度，使系统的可靠性和综合性得到提高。
反之，如果光源照明设计不当，会导致在图像处理算法设计和成像系统设计中事倍功半。
光源照明设计是决定系统成败的首要因素。
光源照明设计要考虑多方面问题，主要是光源的种类和特性、基础照明技术、目标及其背景的光反射和传送特性。
1 光源照明技术
1.1光源种类和特性
理想的光源应该是明亮、均匀、稳定的。
光源种类较多，根据发光器件本身可以分为卤素灯、荧光灯、LED灯、氙灯等，目前的发展趋势是LED（Light Emitting Diode）发光二极管光源的使用。
LED光源的最大优点是发光效率高、响应速度快、体积小、功耗低、发光稳定、寿命长、易于组成不同形状的光源等。
1.2基础照明技术
机器视觉照明设计的任务就是使被测物的特征与背景图像特征之间产生最大的对比度，从而易于特征区分。
通常涉及以下照明技术：（1）明/暗场照明。
暗场照明是相对于物体表面提供低角度照明，使用摄像机拍摄物体，如果镜头处在反射光线的视野内，属于明场照明，否则
是暗场照明。
因此是明场照明还是暗场照明与摄像机和光源的相对位置有关。
（2）背光照明。
从物体背面射过来均匀视场的光，背光照明产生了较强的对比度，常用于测量物体的尺寸和定物体的方向，但物体表面特征可能会丢失。
（3）漫射照明。
常应用于反射性不规律或有复杂角度的物体表面，以减小阴影及镜面反射。
（4）同轴照明。
对检测强反射的物体特别有帮助，还适合受周围环境产生阴影影响检测或面积不明显的物体。
（5）结构光照明。
典型的结构光有激光和光纤，结构光可以用于测量相机到光源的距离。
1.3被测物及其背景的光反射和传送特性
利用被测物及其背景对光的反射和传送特性的差异进行光源照明设计，能够强化被测物和背景的对比度，即提高图像效果。
主要考虑两个特性：（1）反射特性。
物体反射光线有两种不同的反射特性：直反射和漫反射。
（2）相减色。
反射时，从光谱中去除某些波长的光。
如白光照射到红色物体后，红色光谱被反射，而其他成份则被物体吸收。
2光源照明设计的基本因素
主要有4个基本因素要重点考虑：（1）镜头的视场。
在照明系统的设计中，应根据被测对象的尺寸确定镜头的视场。
而后，再根据镜头视场的大小决定最佳的照明系统。
（2）照明系统与工件的间距。
在设计系统中，需全面的了解镜头到工作的距离，照明系统到工件的距离，从而确定光源与工件的距离。
（3）工件的外形、條件和颜色。
照明的选择是由工件表面的形状、平坦度、光滑程度等条件决定的。
最佳的照明颜色（红、兰、绿、白）可通过检测工作或被检测区域的颜色来决定。
（4）成像物镜。
一般情况下，应针对确定的成像物镜进行照明系统的设计，其检验标准为：工件中需要可视化的部分、划痕、缺陷等是否被显现出来，工件表面上的印纹是否能够辨认等。
3突显不同区域的方法
3.1 反射系数
从物体反射出的光量是可以度量的。
有两种不同的反射方法：
（1）镜面反射：入射角等于出射角。
（2）漫反射：由于物体表面不平，出射光方向各异。
3.2 颜色
也就是光谱分布，我们从三个角度来衡量颜色：
（1）波长：比如绿光的波长为550nm。
（2）两种或两种以上光波的混合比：混合的目的是为了产生另一种光。
比如黄光（波长620nm）和蓝光（波长480nm）混合在一起便会成为绿光，然而实际上，光谱的分布中并没有绿光的分布。
（3）补色：从白光中移除的那部分光与剩余的光互为补色光。
比如，白色金属铁和黄色金属金颜色不同并不是金反射的黄光比铁多，而是反射的蓝光比铁少。
白光中去除蓝光即为黄光。
3.3 光密度
由于不同物体材料、厚度和化学性质不同，所以投射光的数量和强度也不同。
光密度会在整个光谱范围不同，或者只在某一个范围不同。
一般来说，背光是鉴别光密度不同的最好方法。
3.4 折射
不同透明物质折射率不同，所以它们会以不同的方式影响光的传播。
比如，空气气泡混合在玻璃里面，当光线直射时，会出现或明或暗的气泡边缘。
3.5 纹理
物体表面纹理有些是可辨识的，有些是过于微小无法处理的，但是它会影响光线的反射。
有些情况下，纹理非常重要，必须用光源来突出它;而另外一些情况下，纹理则相当于噪声，必须用光源来突出其它而弱化纹理。
3.6 深度
用直射光可以突出物体的深度（影子效应），而散射光则可以弱化物体的深度。
3.7 表面曲向
由于曲率的不同，表面各处呈现的特性不一样。
折射光往往会突出这些特性，而散射光会削弱这些特性。
4总结
综上所述，机器视觉中的光源照明设计没有固定的模式。
在机器视觉光源照明时充分考虑以上理论及影响光源设计的影响因素，使用突显不同区域的方法，初步选择合适光源种类和科学的照明方式，至于最终确定的光源照明方式。
参考文献：
[1]; 尚会超，杨锐，段梦珍，段晓伟，张洪斌.机器视觉照明系统的关键技术分析[J].中原工学院学报，2016，27（03）：16-21.
[2]; 陈志特.机器视觉照明光源技术要点分析[J].河南科技，2014（02）：63.
（作者单位：大连工业大学）。