CCD机器视觉光源选型案例
机器视觉(相机、镜头、光源 )全面概括
机器视觉（相机、镜头、光源）全面概括分类：机器视觉2013-08-19 10:52 1133人阅读评论(0) 收藏举报机器视觉工业相机光源镜头1.1.1视觉系统原理描述机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
2.1.1视觉系统组成部分视觉系统主要由以下部分组成1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备2.1.1.1相机篇详细介绍：工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupled Device）或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）芯片的相机。
CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。
它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。
CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。
这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。
典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。
CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。
CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。
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。
机器视觉光源选择
机器视觉光源选择在我们的生活中，各种各样的光源给我们带来了光明。
最常见的光源就是灯具了。
而对于机器视觉来说，同样也需要相对应的光源选择。
在机器视觉系统中，光源的作用是非常强大的。
接下来，我们来看下机器视觉光源选择吧。
1、一般情况下，如果使用黑白相机，又对被测物体的颜色选择没有特殊的要求，红色是比较合适的选择。
因为红色LED寿命长、稳定、价格低廉，更重要的是红色LED的波长更接近传感器的灵敏度峰值，而通常的CCD对紫色、蓝色的光敏感程度没有红光强。
2、如果进行彩色成像，则通常考虑使用白色光源。
白色LED光源的制造有几种方法，一种是使用白色LED制造，发光管内部有蓝色发光芯片与受到激发后发出黄色的荧光粉，发出的光按一定比例叠加到一起，看起来形成了白色，这是最为常见的形式。
另一种方法是使用红绿蓝三种不同颜色的LED，按某种顺序或方式在光源上进行排列，并分别控制每种颜色的度，使用相对方便。
此种方法通常使用四个单色RGGB颗粒进行排列，所以其中的绿色分量通常会比较足，之所以多加一个绿色的G通量，是因为人眼对绿色光源（波长555nm）最敏感。
3、机器视觉应用中应注意目标颜色与光源颜色的搭配，我们看到某个物体成某种颜色，是因为其反射了对应的光谱。
我们拍摄物体时，如果要将某种颜色打成白色，那么就得使用与此颜色相同或相似的光源（光的波长一样或接近），而如果要打成黑色，则需要选择与目标颜色波长差较大的光源。
以上就是妈网百科介绍有关机器视觉光源选择的相关内容了。
选择合适的光源成为决定整个系统成败的关键因素，光源的主要目的就是将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像。
希望本文可以帮助到大家。
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】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。
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能;合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
1.镜头的相关参数1焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用 f 来表示。
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。
由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
2光阑系数即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大 F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为 4.29 毫米。
光通量与 F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。
镜头上光圈指数序列的标值为 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。
也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。
3景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。
决定景深的三个基本因素: 光圈光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。
焦距焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。
物距物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。
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
CCD机器视觉学习ppt
策树算法的 分类和回归
决策树算法的 优缺点
决策树算法的 应用领域和案 例
随机森林算法
随机森林算法通过随 机选择特征和样本来 构建决策树，从而减 少过拟合风险
随机森林是一种集成 学习方法，通过组合 多个决策树来提高预 测性能
随机森林算法可以处 理分类和回归问题， 具有较高的准确率和
分类器设计
特征提取：从图像中提取出有用的特征 分类器选择：根据任务需求选择合适的分类器，如SVM、决策树等 训练分类器：使用训练数据训练分类器，使其能够正确分类图像 测试分类器：使用测试数据测试分类器的性能，评估其准确性和泛化能力
模型优化
模型选择：根据任务需求选择 合适的模型
超参数调整：调整模型的超参 数以优化性能
应用案例：汽车零部件 检测、电子元器件检测、 食品包装检测等
技术特点：高精度、高 效率、高可靠性
自动驾驶应用
自动驾驶汽车：通过机 器视觉识别道路、交通 标志、行人等，实现自 动驾驶
自动驾驶无人机：通过 机器视觉识别障碍物、 地形等，实现自主飞行
自动驾驶机器人：通过 机器视觉识别环境、目 标等，实现自主导航
模型融合：将多个模型融合以 提高性能
模型压缩：通过模型压缩技术 降低模型大小和计算复杂度
机器视觉学习的算法 和模型
深度学习在机器视觉中的应用
卷积神经网络 （CNN）：用于 图像分类、目标检
测等任务
循环神经网络 （RNN）：用于 视频分析、动作识
别等任务
生成对抗网络 （GAN）：用于 图像生成、图像修
安全监控应用
监控摄像头：实时 监控，及时发现异 常情况
智能识别：识别人 脸、车辆、物体等， 提高监控效率
智能报警：实时报 警，及时处理异常 情况
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波长（nm） 100-200 200-280 280-315 315-380 380-430 430-480 480-490 490-510 510-530 530-570 570-580 580-600 600-720 720-780 780-1400 1400-3000 3000-50000 50000-1mm
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光源的主要作用
通过适当的光源照明设计可以使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离可 以大大降低图像处理的算法难度，同时提高系统的精度和可靠性。 截止目前 没有一个通用的机器视觉照明设备，因此针对每个特定的案例，要设计适应的 照明装置，以达到最佳效果。 照明系统是机器视觉系统最为关键的部分，直接关系到系统的成败，其重要性 无论如何强调都是不过分的。好的设计能够使我们得到1幅好的图像，从而改 善整个系统的分辨率，简化软件的运算，而不合适的照明，则会引起很多问题。
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平行光配合远心镜头可以有效去除边缘发虚的问题。 发虚不一定会导致测量结果不精确，要看其稳定性。 精确与准确的区别！
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同轴光效果最好
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红外光照射，可以将封装在黑色塑胶 下面的金属电路清晰显现出来效果和 X射线一样好，而且对人没有伤害。
红外光对塑料穿透性比较好， 可以将瓶盖和瓶颈之间的缝 隙显现出来。
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镜面反射 漫反射 定向透射 背反射 漫透射 做漫射板 散射 表现为漫射 吸收 深色 粗糙表面
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被侧物体表面的的粗糙程度决定了镜面反射和漫反射成分的多少； 物体表面光反射规律由双向反射率分布函数（BRDF）表示。 反射光主要成分与反射面颜色一致。
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夹角 孔径 距离
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亮度均匀图片的获得
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太阳能电池片均匀打光
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难度和要求
• 难度越来越高，兼容性 通用性 • 要求越来越高，精度 稳定性
光源配置
• 简单标准光源能解决的问题越来越少 • 组合 多色 高亮度 成为发展趋势
近现代新技术逐渐融入
• 更具深度的技术投入应用 • 新的仪器和设备 军事技术转向民用
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RGB YIQ:灰度+色彩
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CIE
HSL
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颜料三基色：红黄蓝 光三基色： 红绿蓝 黄紫青 配合色 红+绿 红+蓝 绿+蓝
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生成色 黄 紫 青
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互补色 蓝 绿 红
偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性
k
E
E
k
k
起偏：使没有偏振特
性的光变为偏振光
检偏：检验光的偏振
特点，观察光强变化
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圆偏振片
线偏振片
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范围
紫外
可见光
名称 真空紫外 远紫外 中紫外 近紫外 蓝紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 红-紫
近红外 中红外 远红外
红外
缩写 UV-V UV-C UV-B UV-A BP B GB BG G YG Y O R RP IR-A IR-B
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多方向入射光可以克服物体表面弯曲造成的不一致。
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其他无影光
RIU80漫射光低位 照射，可以有效祛 除表面的眩光，字 符也也清晰显现。
四边无影光效果
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存在性检测、计数、薄片边缘检测和定位、透明体表面和内部不透明异物 或脏污检测、透明体和半透明体突变型和部分渐变缺陷、镂空打标检测等
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也有些情形才能解决问题，例如纯黑和纯白混合的物体。
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机器视觉中的光源起到如下作用： 1.照亮目标，提高亮度； 2.形成有利于图像处理的成像效果； 3.克服环境光干扰，保证图像稳定性； 4.用作测量的工具或参照物 。
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原始图片涉密
被测物体表面的形状等宏观结构决定了镜面反射的方向。
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机构要求不能用背光
多层不透明体交叠
其他特殊情形
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一些圆柱体、带有倒角或圆角边缘的 物体，用漫射背光测量透视轮廓时， 会出现发虚现象，不适合在特别精密 的场合使用，扩大光源与物体距离可 以改良效果。
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使用滤光片可以阻止绝大部分环境光进入镜头， 而系统光源发出的光损失很少。
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近代
•偏振现象的应用 •渐晕的产生与抑制 •很多很多新技术
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近代
其他
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针尖器件针脚检测
控制发光方向即可得到想要的结果。
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控制发光方向可以得到很稳定的结果。
瓶盖高度测量
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部分物质在紫外光照射下 会发射荧光，据此，可以 看到可见光不能照射出来 的东西。 例如：人民币真假识别 暗室二维码 等
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365nm紫外光可以将测孕试纸显现出来，其他波段没有任何响应。
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背反射多发生在透明介质的分界面，可能会产生重影。
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PCB板绿色背景，用白光 照射，MARK点对比度不 够高，容易和背景混淆 在一起，难以分辨。 绿色背景采用红色 光源提高对比度 ， MARK点清晰可见。
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多角度不同颜色照光，目标表面不同坡度图像颜色不同。
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彩色 摄像机 照相机拍摄图
加色 照明
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1.正常 2.比较正常 3.锡膏过多（多锡） 4.锡膏少（少锡） 5.多锡 6.少锡 7.假焊 8.少锡，假焊 9.没有锡膏
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