机器视觉行业流行一句话：“垃圾图片输入，垃圾结果输出”，显示了成像的重要性。本周， 我们来探索成像的一个重要因素——光源。

表1  视觉案例及解决方案

光源

光是电磁波谱中的一段，机器视觉行业用的光源常为电磁波谱中的可见光（400~700 nm）和近红外光(850n~940 nm)。光作用于物体会发生反射、折射、透射、吸收。机器视觉行业最常利用的

左：光谱图，右：光的基本作用方式

直射照明及漫射照明

光源端，若LED出射的光直接照射到物体，则称为直射照明。若LED出射的光经过漫反射板后再照射到物体上，称为漫射照明。物体端，若被测物材质十分光滑，则会产生镜面反射。若被测物材质为非镜面，则会产生慢反射。如下图所示。

实际项目中，需根据被测物材质和待观测的特征来选择直射或漫射光源。

直射\漫射光源与被测物材质的成像效果图

明视场及暗视场

若光源发出的光经物体反射后大部分光线能进入镜头成像，背景表现为亮，同时缺陷特征表现为暗，称为明视场。若光源发出的光经物体反射后大部分光线不能进入镜头成像，背景表现为暗，同时缺陷特征表现为亮，称为暗视场。实际项目中需观察何种情况下缺陷和背景的对比度更明显来决定选用明视场还是暗视场。

如案例1中对象物为接插件，背景为塑胶底座，特征为金属接插件头部。需要将金属接插件头部突显出来后通过测量金属头部到基准面的距离来判断各Pin针的正位度。分析对象物的材质和头部特征后，选择用模拟同轴光源。

明视场及暗视场

颜色（波长）光的颜色直接跟波长相关，在红绿蓝三基色中，红光波长最长，绿光其次，蓝光波长最短。白光包含红绿蓝三种光波长。对象物易反射同波长或相近波长的光。如图a所示，若对象物为红色，则易反射红光。若对象物是白色，则三种光都易反射。若对象物是黑色，则三种光都会被吸收。因此，当被观测的对象物有颜色时，需要根据上面的理论选择正确波长的光以得到明暗对比度更明显的图片，如图b所示。

如案例2中对象物为各种颜色的包装纸盒，特征为黑色字体。由于黑色会吸收任何波长的光，因此无论用什么光，字体都为暗，因此需要背景为明。则可考虑用卤素光源或者白光，因为这两类光源都包含红、绿、蓝三色波长。

图a:被测物颜色与光波长的作用关系，图b:不同波长光作用效果图

另外，红外波长的光穿透性强，可用于需透过一层物质观察下一层物质的应用，蓝光波长短，穿透性弱，因此若需检测平面上的划伤等缺陷，蓝光效果会更突出。

结束语

到此，关于机器视觉成像系列的分享暂时告一段落。机器视觉成像是一个理论与实践相结合的过程，需要我们不断的学习和探索。成像选型和实验是视觉项目的第一步，优质的成像硬件能大大降低软件分析的难度，提高系统的精度和稳定性，是工业生产实现自动化和智能化的重要保障。