如何設(shè)計視覺系統(tǒng)的光源照明

機(jī)器視覺系統(tǒng)的照明設(shè)計                                                                      
1. 常用照明技術(shù)          
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(dāng)目標(biāo)位漫反射材料時，可以使目標(biāo)更加明亮，當(dāng)目標(biāo)位鏡面反射材料時，目標(biāo)表面會形成亮點(diǎn)（實(shí)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(biāo)，均勻的發(fā)光面可以避免目標(biāo)表面形成熱點(diǎn)，從而得到比較理想的檢測圖像。
2> 互補(bǔ)色與近鄰色---色光混合規(guī)律
                                 

光的三原色是紅、綠、藍(lán)，三原色中任意一色都不能由另外兩種原色混合產(chǎn)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(bǔ)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(lán)光混合，也可以得到白光。這兩種顏色稱為補(bǔ)色。最基本的互補(bǔ)色有三對：紅-青，綠-品紅，藍(lán)-黃。補(bǔ)色的一個重要性質(zhì)：一種色光照射到其補(bǔ)色的物體上，則被吸收。如用藍(lán)光照射黃色物體，則呈現(xiàn)黑色。
中間色律：任何兩種非補(bǔ)色光混合，便產(chǎn)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(yuǎn)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(dǎo)機(jī)器視覺光源系統(tǒng)設(shè)計。例如可以根據(jù)目標(biāo)的顏色不同來選擇不同光譜的光源照射，利用補(bǔ)色律和亮度相加律得到突出目標(biāo)亮度，削弱背景的目的，以達(dá)到最終突出目標(biāo)的效果。
3> 前景光與背景光
前景光，即光源、相機(jī)位于目標(biāo)的同側(cè)的照明方式；背景光，也稱背光，則是指光源、相機(jī)位于目標(biāo)的異側(cè)的照明方式。
前景光利于表現(xiàn)物體的表面細(xì)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(chǎn)品。那些與透鏡不是同軸的點(diǎn)狀照明突出了表面瑕疵（刮痕，鑿溝）以及內(nèi)部缺陷（泡，夾雜物）；背光照明更常用語表現(xiàn)不透明部分的輪廓。輪廓是容易處理的圖像，因?yàn)樗旧砭褪嵌S和二元的。靈活的零件進(jìn)料器經(jīng)常用背光照明的圖像確定裝配中機(jī)器人選取的機(jī)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(biāo)形成暗區(qū)，反差強(qiáng)烈。背景光更適合檢查底片中缺陷和測量外形尺寸