在機器視覺的實際應(yīng)用中，大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域都需要使用由光源提供的燈光照明來提高圖像的亮度和對比度。同時，光源并不僅僅是為照亮物體而設(shè)計的，在機器視覺系統(tǒng)中，光源和照明方案的好壞往往會決定整個系統(tǒng)的成敗。大多數(shù)機器視覺系統(tǒng)的第一步可能是二值化，它將圖像中的被測物體（前景）和背景二值化為1和0，1代表前景，0代表背景。好的光照系統(tǒng)會極大地突出物體和背景之間的差異，從而大大簡化了圖像分割的算法；提高物體邊緣與背景之間的陡峭變化，從而提高了對物體的測量精度。設(shè)計不當?shù)恼彰鲿拐麄€圖像的光照不均勻，從而給二值化帶來困難；會產(chǎn)生陰影或者過曝光，從而丟失圖像的重要細節(jié)；會增加圖像傳感器轉(zhuǎn)換圖像的噪音，從而加大圖像處理的難度和降低測量的精度等。所以首先對機器視覺系統(tǒng)的光源進行精心的設(shè)計是極其重要的。
不同的機器視覺系統(tǒng)的照明設(shè)計總是不一樣的，這是因為影響照明方案的因素非常多。例如光的強度、顏色、均勻性、光源的結(jié)構(gòu)、大小、照射方式以及被測物體的光學(xué)特性、距離、物體大小、背景特性等。當然，物體本身的特性、工作環(huán)境情況等是最重要的因素。
照明設(shè)計涉及三個主要方面：光源的種類和特性、目標及其背景的光反射和傳送特性、光源的結(jié)構(gòu)。最佳光源和照明方式的選擇需要理論知識，但實踐經(jīng)驗以及反復(fù)的大量試驗也很重要。
表1列出了主要幾種光源的相關(guān)特性。
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光源 |
顏色 |
壽命（小時） |
發(fā)光亮度 |
特點 |
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鹵素燈 |
白色，偏黃 |
5000-7000 |
很亮 |
發(fā)熱多，較便宜 |
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熒光燈 |
白色，偏綠 |
5000-7000 |
亮 |
較便宜 |
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LED燈 |
紅，黃，綠，白，藍 |
60000-100000 |
較亮 |
發(fā)熱少，固體，能做成很多形狀 |
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氙燈 |
白色，偏藍 |
3000-7000 |
亮 |
發(fā)熱多，持續(xù)光 |
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電致發(fā)光管 |
由發(fā)光頻率決定 |
5000-7000 |
較亮 |
發(fā)熱少，較便宜 |
其中LED光源憑借其諸多的優(yōu)點在現(xiàn)代機器視覺系統(tǒng)中得到越來越多的應(yīng)用。其主要優(yōu)點有：
?可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；
?可根據(jù)需要制成各種顏色，并可以隨時調(diào)節(jié)亮度；
?通過散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩(wěn)定；
?使用壽命長（約3萬小時，間斷使用壽命更長）；
?反應(yīng)快捷，可在10微秒或更短的時間內(nèi)達到最大亮度；
?電源帶有外觸發(fā)，可以通過計算機控制，起動速度快，可以用作頻閃燈；
?運行成本低、壽命長的LED，會在綜合成本和性能方面體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢；
?可根據(jù)客戶的需要，進行特殊設(shè)計。
LED光源有紅、綠、藍、白四大類。紅色最常用，紅色波段的光線對CCD最敏感，穿透能力強；藍光的對物體表面擴散能力強，即對表面凹凸敏感，適合表面質(zhì)量的檢測；綠光的亮度高，同時也適合特殊顏色物體的檢測，如照到綠色被測物體上，可以讓背景呈白色；白色為中性顏色，適合拍彩色圖片，或著拍黑白圖片，但被測物體有多種顏色。另外，還有紅外和紫外光源。當然，紅外的穿透能力最強，所以有人用紅外攝像頭“偷拍”；紫外對物體表面的細微特征都能夠反映出來，如刑偵照片就是如此。
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