机器视觉中的照明

照明在机器视觉中的重要地位几乎已经被所有的视觉工程师认识问题是我们如何选择光源、设计照明系统。
设计照明系统，首先应该对光源的特性有所了解。这包括
（1）光源本身的特性，如光源的光谱分布，在被照射面上的亮度分布，光源使用中的温度特性和寿命等。
（2）光源与被照射物体的相互作用。光源照射在物体上，会发生反射、吸收和透射三种相互作用，不同材质的物体，三种作用产生的现象不同，同一种物体上缺陷部分和其他部分，三种作用产生的现象也不同。
如在表面检测中，我们可以粗略的把目标上的缺陷分成二类，一类是几何形状缺陷，诸如：凹坑、划痕、裂纹、毛刺、凸起、擦伤、碰伤等；另一类是表面强度（或密度）缺陷，如：氧化、生锈、污点、污迹等，前者使表面反射发生变化，后者使表面反射和吸收都发生变化。只有仔细研究光源与被照物相互作用的特点，才能确定光源及照明方式。物体的色彩是光吸收的另一个例子。全波段的白光照射到物体表面，一些波长的光被物体表面吸收，一些波长的光被表面反射，物体呈现出与反射光相同频谱的颜色。利用这个道理，我们可以使用黑白摄像机，选择特定波长的光源，突出物体表面待检测部分与其它部分的灰度差，实现可靠、稳定的检测。
（3）光源的结构。光源可以做成各种形状结构，每种形状发出光的特点不同。如：漫反射光，可以在目标平面上获得均匀的光照；直射光，通过反射和产生阴影显示边缘和表面结构，但光源或目标的移动和倾斜都会明显的影响图像亮度和对比度。另外，光源可以放在被照物体的上方或者下方，可以有各种角度和高度，通过不同形状和照明方式的组合，利用诸如产生阴影、产生高亮区域或无反射区域的方法，使目标上的感兴趣区域与其它区域有尽可能大的区别。
在确定了光源和照明方式后，设计照明系统zui后一步也是zui重要的一步就是实验。在现实世界中，目标表面特性并非单一，光源与目标物体的相互作用往往是各种现象的组合，有些难以用理论做出准确的描述。通过实验可以验证设计的正确性，同时在实验中，改变影响图像的因素，如：目标在视场中的位置及相对于光源的角度，光源的亮度等，可以进一步验证系统的可靠性和稳定性。总之，设计光源系统，zui终目的是：zui大程度地增强感兴趣特征的对比度，抑制和减少目标上其它部分的影响，抑制外部环境的影响。
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