機器視覺系統中光源設計的相關因素簡介

    不同機器視覺系統的照明設計各不相同，這是因為影響照明方案的因素非常多。如光的強度、顏色、均勻性、光源的結構、大小、照射方式、以及被測物體的光學特性、距離、物體大小、背景特性等。同時還與檢測物體的特性、工作環境等因素相關。

    照明設計主要涉及三個方面：光源的種類和特性；目標及其背景的光反射和傳送特性；以及光源的結構。*光源和照明方式的選擇需要理論知識，但實踐經驗以及反復的大量試驗也很重要。

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    機器視覺系統中光源的設計涉及到五個重要因素，即方向、光譜、強度、偏振性及均勻性。下面對各個因素的相關知識做以簡介。

    方向：選擇不同的視覺光源，控制和調節照射到物體上的入射光的方向是機器視覺系統設計的zui基本的參數。它取決于光源的類型和相對于物體放置的位置。一般來說有二種zui基本的方式，所有其它的方式都是從這二種方法中延伸出來的，即直射光和散射光。

    直射光：入射光基本上來自一個方向，射角小，它能投射出物體陰影；

    散射光：入射光來自多個方向，甚至于所有的方向，它不會投射出明顯的陰影。
 

    光譜：光是由單一的或多種成份的光譜組成的，例如日光的光譜就是由從紅外到紫外的所有光譜組成的，人眼能感覺的光譜范圍在380nm至780nm之間，即從紅色780nm到紫色380nm。光的顏色，取決于光源所產生的光的類型，以及覆蓋在光源或攝像機鏡頭上的光學濾色鏡。

    可見光光譜
 

    偏振性：（Polarization）又稱極化光，是光波的一種特性，光在傳播時和電磁波一樣是震蕩的，一般的光波的震蕩方向是不定的，而極化光的震蕩方向處在一個確定的平面上，例如線性極化光的振蕩軸與傳播方向垂直。光波的這種定向性，在鏡面式的反射光中保留了這種偏振性，而漫散式的反射光則丟失了。這樣就可以使用光線的偏振性使鏡面眩光掠過攝像機鏡頭，來消除鏡面反射光的影響。

    強度：光照的強度會影響攝像機的曝光，光線不足則意味著低對比度，就要加大放大倍數，就可能同時將噪音放大，也可能會使鏡頭的光圈加大，但景深減小了，增加了散熱的可能；反過來，強度過大會浪費能量，并帶來散熱的問題。

    均勻性：在所有的機器視覺應用中，都會要求均勻的光照，因為所有的光源隨著距離的增加和照射角的偏離，其照射強度減小，所以在對大面積物體照明時，會帶來較大的問題，有時只能做到視場的中心位置保持均勻。