机器视觉打光技巧与应用场景

摘要：

在机器视觉应用中，光源的选择和打光方式对于图像质量至关重要。针对不同的检测对象，要凸显其被测特征，就对光源的结构形状、发光角度、照度大小等产生特定的要求，因而成像效果也千差万别。合适的光源打光可以使图像中的目标特征与背景信息得到最佳分离，从而大大降低图像处理的难度，提高系统的精度和可靠性。本篇小视结合含铭众多的项目经验，带大家简单了解下针对不同物体该如何选配光源。

一.基本思路

①了解项目需求，明确具体检测内容，比如外观检测、OCR、尺寸测量、定位识别等；

②查看检测目标的材质特性，分析目标与背景的区别，找到二者之间成像的最大差异；

③询问客户有无限制的条件，比如产线光场、工作距离、光源大小、视野范围等；

④根据具体情况，使用实际光源进行反复测试，得到最好的图像效果图，也就是最佳的光源方案。

二.打光技巧与应用场景

2.1 背部光

背部打光是指将光源放置在被测物体的后方，用于凸显产品外形轮廓，可以在明亮的背景下创建物体的深色轮廓。

最常见应用于检测是否存在孔洞和间隙、边缘检测、尺寸测量等需求。

可选用背光源进行打光，其中背光源主要分以下三类：

蓝色背光源：波长较短，穿透性弱，一般用于检测透明产品，如玻璃、透明薄膜等的尺寸检测、瑕疵检测。

红外背光源：波长较长，穿透性好，一般用于深色半透明材质的穿透，如深色的口服液、深色液体、深色的半透明皮革检测。

白色背光源：通用性较好，相对亮度高，适用于大多数应用场景。

2.2高角度光

线方向与检测面相对垂直，表面平整部位反光相对容易进入镜头之中，在画面中显示偏亮。不平整部位如凹坑、划伤等表面结构较为复杂的情况，反光较为杂乱，只有较少部分光线可以折射到镜头中，因此画面中效果会偏暗。

最常见应用于字符识别、凹坑、划伤检测、尺寸测量。

可选用高角度环形光源、同轴光源、条形光源、面光进行打光。

高角度环形光源在螺母外观缺陷检测中的应用

2.3低角度光

线方向与检测面相对接近平行，表面平整部位相对无反射光线进入镜头之中，在画面中显示偏暗不平整的部位，如凹坑、划伤等表面结构复杂，反光较为杂乱，只有较少部分光线可以折射到镜头中，在画面中表现较亮。

最常见应用于字符识别、凹坑、划伤检测、尺寸测量。

可选用低角度环形光源、条形光源、线性条形光进行打光。

2.4无影光

兼备了高角度光和低角度光的效果，使被测物体得到了多角度的照射，表面纹理、褶皱被弱化，图像整体均匀。

最常见应用于定位识别、尺寸测量、弧形产品表面检测。

可选用圆顶光源、环形无影光源、灯箱。

其实，除了以上几种打光方式，光源的选择还有很多其他种类，需要在不断的验证与测试中积累宝贵的经验。比如在机器视觉应用中还应注意物体颜色与光源颜色的搭配。我们拍摄物体时，如果要将某种颜色打成白色，那么就得使用与此颜色相同或相似的光源，而如果要打成黑色，则需要选择与目标颜色波长差较大的光源。机器视觉的核心思想在于将所需要的图像特征提取出来，以方便视觉系统进行下一步工作，选择合适的光源与打光方式，可以简化软件系统的运算，并且提高整个系统的精度和稳定性。

审核编辑：黄飞