机器视觉系统正向照明技术

秋水伊人

    在机器视觉系统中，利用各种不同性能和结构的光源，以及物体和背景对光的反射和传送特性就可以根据系统需要设计出不同的照明方案。照明技术可分正向和背向照明二大类，下面由石鑫华视觉http://shixinhua.com/对正向照明技术做以介绍。

    镜面：光线直接从物体的表面反射而进入摄像机镜头。物体的镜面反射不一致的各个区域，可用这一照明方式将它们区分出来。物体表面每倾斜一度，都会使镜面反射光移动二度。这种照明技术对于物体的姿态是非常敏感的。

    离轴照明：光源在镜头轴线的侧面，镜面反射有可能到不了镜头，从而避开了镜面反射而引起特亮光的干扰，而漫反射光部分则可能进入镜头。最典型的例子是光滑的金属表面模印上表面粗糙的文字。文字因漫反射光进入镜头而亮，而金属表面背景因镜面反射光而达不到镜头，形成黑背景。

    半漫射照明：光线来自比较宽角度的各方向，例如环形光源。这种照明方式能获得比较好质量的图像，并具有较好的均匀性，可以有比较大范围的视场。

    漫散照明：光线来自所有方向，用于不同的物体特征有不同的漫反射特性、使镜面反射最少，以及使因表面方向变化而引起的影响差异很大的反射最小。

    黑场：光线来自与镜头视线方向成90°的方向，所有镜面反射和所有来自平面的漫反射都会掠过镜头不能进入摄像机。而无规律的表面，例如划痕，会产生强烈的闪烁，而被摄像机转换成图像。

    正向照明应用实例，如下图所示读取金属表面压印的文字，金属表面是光亮的，而文字因压印是粗糙的。图1-5为正向高角度的照明（又称亮场），这是最常采用的方式，优点是光照强、相对较均匀，缺点是会产生镜面的高亮反射。图1-6为低角度暗场式照明，特别适合于在平滑光洁的表面检测文字、伤痕等具有较粗纹理的目标。入射光在平滑表面以相同角反射而错过镜头形成较暗的背景，而具有漫反射特性的目标则将一部分光射入镜头而成为亮的图像。