如何設計視覺系統(tǒng)的光源照明

機器視覺系統(tǒng)的照明設計                                                                      
1. 常用照明技術          
1> 直射光與漫射光
                            

以炮彈型LED光源為例，直射光的發(fā)散角度較小，光能量相對集中，光源亮度高，當目標位漫反射材料時，可以使目標更加明亮，當目標位鏡面反射材料時，目標表面會形成亮點（實際是對光源成的像），均勻性差，不利于檢測；散射光是在直射光的前面覆蓋一層漫反射半透明材料，形成二次光源，隨著漫反射材料透明度的降低，透射光的發(fā)散角度增大，散射光的均勻性不斷提高，但同時亮度會大幅降低，對于鏡面反射材料目標，均勻的發(fā)光面可以避免目標表面形成熱點，從而得到比較理想的檢測圖像。
2> 互補色與近鄰色---色光混合規(guī)律
                                 

光的三原色是紅、綠、藍，三原色中任意一色都不能由另外兩種原色混合產生，而其他色光可有這三色光按照一定的比例混合出來。
色光連續(xù)變化規(guī)律：由兩種色光組成的混合色中，如果一種色光連續(xù)變化，混合色也連續(xù)變化。
補色律：三原色光等量混合，可以得到白光。如果先將紅光與綠光混合得到黃光，黃光再與藍光混合，也可以得到白光。這兩種顏色稱為補色。最基本的互補色有三對：紅-青，綠-品紅，藍-黃。補色的一個重要性質：一種色光照射到其補色的物體上，則被吸收。如用藍光照射黃色物體，則呈現黑色。
中間色律：任何兩種非補色光混合，便產生中間色。其顏色取決于兩種色光的相對能量，其鮮艷程度取決于二者在色相順序上的遠近。
代替律：顏色外貌相同的光，不管它們的光譜成分是否一樣在色光混合中都具有相同的效果。凡是在視覺上相同的顏色都是等效的。即相似色混合后仍相似。
如果顏色光A=B/C=D,那么：A+C=B+D.
色光混合的代替規(guī)律表明：只要在感覺上顏色是相似的便可以相互代替，所得的視覺效果是同樣的。
以上四個規(guī)律是色光混合的基本規(guī)律。這些規(guī)律可以指導機器視覺光源系統(tǒng)設計。例如可以根據目標的顏色不同來選擇不同光譜的光源照射，利用補色律和亮度相加律得到突出目標亮度，削弱背景的目的，以達到最終突出目標的效果。
3> 前景光與背景光
前景光，即光源、相機位于目標的同側的照明方式；背景光，也稱背光，則是指光源、相機位于目標的異側的照明方式。
前景光利于表現物體的表面細節(jié)特征，可用于各種表面檢測。
背景光照明有兩種截然不同的使用：以投射方式觀察的透明物體和使不透明物體輪廓成像。薄玻璃就是用背光觀察的透明產品。那些與透鏡不是同軸的點狀照明突出了表面瑕疵（刮痕，鑿溝）以及內部缺陷（泡，夾雜物）；背光照明更常用語表現不透明部分的輪廓。輪廓是容易處理的圖像，因為它本身就是二維和二元的。靈活的零件進料器經常用背光照明的圖像確定裝配中機器人選取的機械零件的定位。
前景光的照明方式很多，而背景光的照明方式通常比較單一，利用背景光創(chuàng)造一個明亮的背景，而不透明或半透明的目標形成暗區(qū)，反差強烈。背景光更適合檢查底片中缺陷和測量外形尺寸