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1、选择最合适机器视觉照明的八个小技巧分类： 机器视觉2011-09-15 21:42 20 人阅读 评论（0）收藏 举报机器视觉系统中的照明系统是极其重要的一部分，它的好坏直接影响着后面的图像处理。在听了一位日本光源专家的讲座之前，我其实对照明并不太了解，不就是将图像照亮以至于相机能够拍到图像吗？但事实并非如此，照明远非增强图像亮度这样简单，好的照明系统可以减少很多图像处理工作，提升整个机器视觉系统效率。那么照明是怎样一门学问呢？如何在机器视觉系统中选择合适的照明系统呢？合适的照明是机器视觉应用成功的关键，而且是第一要考虑的部分。 一个设计良好的照明系统不仅会带来更好的性能， 节约时间，而且从长
2、远来看能节约成本。 下面来分享选择最 合适机器视觉照明的八个小技巧，它们是：（1）检测材料缺损请使用亮度高的光；（2）精确定位请使用合适波长的光；（3） 检测玻璃上的刮痕请使用非漫射的光，即No n-Diffused Light ；（4） 检测透明包装请使用漫射光，即Diffused Light ；（5）创造对比请使用颜色光；（6）检测快速移动物体请使用频闪光；（7）消除反射时请使用红外光；（8）消除颜色变化请使用红外光；照明是怎样影响机器视觉应用的呢？对于将质量最为输岀的机器视觉系统依赖于图像质量。高质量的图像使得系统能够精确地解释岀从检测物体中提取的信息，这样就可以产生可靠的并可重复的系统
3、性能。在任何视觉应用中需要的图像质量很大程度上取决于照明条件：颜色，角度和使用照明对象的光源数量意味着好图像之间的差异，有可能会产生更好的性能，也会带来质量差的图像，产生不好的结果。机器视觉照明应该最大化特征对比，同时最小化其它剩下的对比度，因此让相机清晰看到部分或标记。高对比度特征简化集成和提高可靠性;对比度差的图像和不规则的照明需要来自系统的更多努力，而且也增加了处理时间。最优的照明取决于检测物体的尺寸，它的表面特征和部分几何特征和系统需求。具有宽范围的波长（颜色），视场（尺寸），对于特殊应用需要，就可以灵活的选择机器视觉照明。当选择照明时需要考虑以下五个方面：1. 表面是光滑，还是崎岖不
4、平？2. 表面是暗淡，还是光亮？3. 对象是弯曲的，还是平坦的？4. 条码或标记的颜色是怎样的？5. 是检测移动的物体，还是静止的对象？技巧1 :使用亮光去检测材料缺损比如在塑料浇注中验证是否不足从塑料浇注应用中验证材料缺损对于确保良好的密封表面是重要的。当有材料缺损时，你有了不足的条件（比如浇注到模型中的材料不充分）。照明技术：亮场亮场照明技术依赖表面纹理和平坦地形。光线遇到平坦反光的表面将光线反射回到相机，创立一个亮区域。粗糙纹理或表面缺损会将光线散射而远离相机，创立了暗区域。Good part presents a brtght, v/ell detinedannular area to
5、 the cameraBad (short shot) part refects light 5 -ay from camera,presenting da我 areas that indicate rejects技巧2 :对于精确组件定位使用合适的波长比如检测倒装芯片(Flipped Chips )，在PCB装配中验证合适的零件方向是常见的机器视 觉应用。照明技术：亮场为了验证装配问题，使用蓝光波长的打亮芯片方位。这个照明技术依靠波长和同轴照明几何。蓝色波长(460纳米)能很好地区分银质和铜质表面：铜吸收蓝光呈现出暗场，银反射蓝光呈现亮场。同轴照明几何消除错误反射：不想要的耀眼点，反射和暗点
6、。FlipoetT jrrpDrjerti appear oa4.reject dettiQL rift* *iEz i1眞二l二勺 JHa *| 1 -ktnr11一 :l母技巧3 :在玻璃中检测裂痕使用非漫射光比如检测玻璃容器上的裂痕照明技术：暗场在这个应用当中，用暗场照明来创立一个明亮的，在暗背景下容易检测的感兴趣特征。在一个暗场区域中光线直接通过透明的瓶子。大多数穿透透明对象的光线不会被相机检测到。如果材料不规则，比如有裂纹，一些光线就会凸显出这个不规则。特别是划痕创立了一个内部空缺，这里光线折射和反射，以许多角度散射包括返回给相机。这些光线将很难检测的划痕转换到暗背景下的亮特征。技巧
7、4 :检测透明包装使用漫射光比如验证吸塑包装的内容照明技术：连续漫射连续的漫射照明技术不强调表面纹理和升高中的变化。它提供了非常大的固定照明角度,多角度让光线找到对象上，因此消除了反射和典型的非方向性或单个光源产生的阴影。使用彩色Empt/ wells appear dark ard ars easily detected by the vision stemrigh contrast enables detection of misshapen (damaged contents技巧5:使用颜色创造对比度在机器视觉应用中创造一个高对比度图像的一个有用的方法是用特殊波长（彩色）的 光照明物体。
8、对于黑白相机来讲，光的波长能使得跟彩色一样的特征变亮或变暗。 轮子作为参考，选择一个相反颜色的光来使得特征变暗；或选相同颜色的光使得特征变亮。 例如：1. 如果你想变暗的特征是红色，则使用绿光;2. 使用绿光能使得绿色特征呈现更亮；3记住铝上刻印在红光和蓝光下的区别。lliuminatorRed IlJumination技巧6 :针对快速移动的物体使用频闪光当物体快速移动成像是模糊时，就需要使用频闪光。频闪宽度=视场十像素/移动速度技巧7 :消除反射使用红外光机器视觉系统依靠数字图像中的灰度级转化。在许多视觉应用当中，环境光带来了不想 要的亮反射，这样使得检测感兴趣特征变得困难或不可能。红外光
9、就能解决这个问题。Original PartReflection from AmbientLight Results in Inaccu-rate Cap MeasurementInfrared Lig打t RemovesUnwanted Reflection技巧8 :使用红外光消除颜色差异红外光能用于在彩色对象之间消除灰度差别。暗对象吸收红外波长，创造出一致性，而 其它则呈现阴影。这个照明方案有利于检测颜色或阴影变化的非一致性。White LightInfrared LightGrayscale Carrera为自己的机器视觉系统选择合适的照明方案，需要从多方面来考虑，从这些小技巧中选择可取
10、的，结合到自己的系统特点中去，相信会事半功倍！照明学问很大，需要一步步学习！北京嘉恒中自图像技术有限公司，是美国AI公司光源产品代理商，可提供高质量的进口机器视觉检测用光源，价格适中。同时代理国内光源。美国 Advaneed illumination 公司（简称 Ai）位于美丽的佛蒙特州 （Vermont），专注制造各种LED照明光源。从90年开始，Ai公司就开始在机器视觉工业中开发可靠高效的LED光源，93年正式成立LED光源设计制造公司。Ai光源在世界机器视觉领域有着非常好的声誉 一产 品线齐全，质量可靠，是世界上知名的几家 LED光源制造商之一。主要合作伙伴：Cognex、 Keyene
11、e、NI、Omron 等。A. 如何评价一个光源的好坏？1）对比度对比度对机器视觉来说非常重要。机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，从而易于特征的区分。对比度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。2）鲁棒性鲁棒性就是对环境有一个好的适应。好的光源需要在实际工作中与其在实验室中的有相同的效果。3）亮度当选择两种光源的时候， 最佳的选择是选择更亮的那个。光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深 。4）均匀性均匀性是光源一个很中要的技术参数。均匀性好的光源使系统工作稳定。
12、5）可维护性可维护性主要指光源易于安装，易于更换。6）寿命及发热量光源的亮度不易衰减过快，这样会影响系统的稳定，增加维护的成本。发热量大的灯亮度衰减快，光源的寿命也会受到很大影响。B. 如何依靠光源增强图像对比度？ 使用相同颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变亮； 使用相反颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变暗。 不同的波长，对物质的穿透力 （穿透率 ）不同，波长越长，对物体的穿透力愈强，波长越短， 对物质表面的扩散率愈大。C. 选光源的一些技巧 需要前景与背景更大的对比度，可以考虑用黑白相机与彩色光源； 环境光的问题，尝试用单色光源，配一个滤镜； 闪光曲面，考虑用散射圆顶光；闪光，平的，但粗糙的表面，尝试用同轴散射光； 看表面的形状，考虑用暗视场 （低角度 ）； 检测塑料的时候，尝试用紫外或红外光； 需要通过反射的表面看特征，尝试用低角度线光源（暗视场 ）；单个光源不能有效解决问题时考虑用组合光源； 频闪能够产生比常亮照明 20 倍强的光；
