【自有技術大講堂】打光方式知識介紹

一、 簡介

什么是光源？光源指的是“能發出可見光的物體，如太陽、燈、火等。物理學上指能發出電磁波的物體”。簡單理解下即可，我們更感興趣的是在視覺系統應用中，什么樣的光源才是“好”光源。只有知道什么樣的光源是好的光源，我們才能正確的進行光源選型。下面，我們給出幾條“好”光源的標準：

• 將ROI區域（感興趣區域）和其余部分的灰度值差異加大
• 弱化非ROI區域
• 光照強度要足夠，提高信噪比，方便圖像處理
• 穩定且壽命長
• 成本低
• 光源的均勻性要好

ROI區域

上面6點中，第3、4、5、6點是光源自身的性能要求，和檢測對象無關。至于第1點和第2點，除了和光源自身有關，還和檢測對象有關，需要選擇不同種類的光源。

目前市面上常見的光源種類主要有：LED燈、鹵素燈、熒光燈、白熾燈等。這里，我們可以簡單的選擇LED燈即可（大部分情況下，LED優勢很大）。

在進一步的選型討論之前，我們先來學習下和光源相關的一些基本概念：顯色性、色溫、波長、發光強度、光照強度、光通量、相鄰色和互補色。

• 顯色性：光源對物體的顯色能力，使用顯色指數(Ra)表示，最高為100。
• 色溫：表示光線中包含顏色成分的一個計量單位。
• 波長：波在一個振動周期內傳播的距離。
• 發光強度：簡稱光強，表示光源在單位立體角內光通量的多少。
• 光通量：人眼能感覺的輻射功率，單位為“流明“，符號lm。
• 照度：單位面積上所接收可見光的光通量，單位為流明/平方米，或者稱Lux/lx。
• 相鄰色和互補色：相鄰色是在色環上相鄰/同種的顏色，疊加后在黑白相機中呈現淺色?；パa色是在色環上相對的顏色，疊加后在黑白相機中呈現深色。色環圖如下所示：

色環

二、打光方式

打光方式主要分為如下幾種：背部打光、高角度打光、低角度打光和投射打光。

1、背部打光：待檢測物體在光源和相機之間。在最終的圖像中，會清晰的顯示物體的外輪廓?？梢杂脕頇z測物體的尺寸、檢測物體的放置方向、檢測是否存在孔和間隙。

背部打光

2、高角度打光：光線方向和待檢測表面所成夾角比較大。高角度打光時，表面平滑的部分在圖像中顯示偏亮，表面結構復雜的地方，如劃傷、凹痕，在圖像中顯示偏暗。

高角度打光

3、低角度打光：光線方向和待檢測表面所成夾角比較小。低角度打光時，表面平滑的部分在圖像中顯示偏暗，表面結構復雜的地方，如劃傷、凹痕，在圖像中顯示偏亮。

低角度打光

三、光源配件

濾鏡：在鏡頭前面加上濾鏡可以允許一個波段的光通過濾鏡，同時阻斷一定波長的光通過。濾鏡的選型基本步驟如下：

1、選擇鏡頭口徑尺寸適配的濾鏡尺寸

2、選擇允許通過光源的波段

3、 選擇合適的濾鏡型號

偏振片：由二向色性材料制成，當光通過偏振片時，與偏振片垂直方向分量的光被強烈吸收，而另一分量被吸收較少，從而將自然光轉化成偏振光。

偏振片：聚乙烯醇+碘      

優點：偏振可達98%，適用整個可見光范圍，價格低，有效孔徑可達180°      

缺點：強度低、不能受潮、易退偏振

參考文獻《2020年中國工業機器視覺產業發展白皮書》