機器視覺打光技巧與應用場景

摘要：

在機器視覺應用中，光源的選擇和打光方式對于圖像質量至關重要。針對不同的檢測對象，要凸顯其被測特征，就對光源的結構形狀、發光角度、照度大小等產生特定的要求，因而成像效果也千差萬別。合適的光源打光可以使圖像中的目標特征與背景信息得到最佳分離，從而大大降低圖像處理的難度，提高系統的精度和可靠性。本篇小視結合含銘眾多的項目經驗，帶大家簡單了解下針對不同物體該如何選配光源。

一.基本思路

①了解項目需求，明確具體檢測內容，比如外觀檢測、OCR、尺寸測量、定位識別等；

②查看檢測目標的材質特性，分析目標與背景的區別，找到二者之間成像的最大差異；

③詢問客戶有無限制的條件，比如產線光場、工作距離、光源大小、視野范圍等；

④根據具體情況，使用實際光源進行反復測試，得到最好的圖像效果圖，也就是最佳的光源方案。

二.打光技巧與應用場景

2.1?背部光

背部打光是指將光源放置在被測物體的后方，用于凸顯產品外形輪廓，可以在明亮的背景下創建物體的深色輪廓。

最常見應用于檢測是否存在孔洞和間隙、邊緣檢測、尺寸測量等需求。

可選用背光源進行打光，其中背光源主要分以下三類：

藍色背光源：波長較短，穿透性弱，一般用于檢測透明產品，如玻璃、透明薄膜等的尺寸檢測、瑕疵檢測。

紅外背光源：波長較長，穿透性好，一般用于深色半透明材質的穿透，如深色的口服液、深色液體、深色的半透明皮革檢測。

白色背光源：通用性較好，相對亮度高，適用于大多數應用場景。

2.2高角度光

線方向與檢測面相對垂直，表面平整部位反光相對容易進入鏡頭之中，在畫面中顯示偏亮。不平整部位如凹坑、劃傷等表面結構較為復雜的情況，反光較為雜亂，只有較少部分光線可以折射到鏡頭中，因此畫面中效果會偏暗。

最常見應用于字符識別、凹坑、劃傷檢測、尺寸測量。

可選用高角度環形光源、同軸光源、條形光源、面光進行打光。

高角度環形光源在螺母外觀缺陷檢測中的應用

2.3低角度光

線方向與檢測面相對接近平行，表面平整部位相對無反射光線進入鏡頭之中，在畫面中顯示偏暗不平整的部位，如凹坑、劃傷等表面結構復雜，反光較為雜亂，只有較少部分光線可以折射到鏡頭中，在畫面中表現較亮。

最常見應用于字符識別、凹坑、劃傷檢測、尺寸測量。

可選用低角度環形光源、條形光源、線性條形光進行打光。

2.4無影光

兼備了高角度光和低角度光的效果，使被測物體得到了多角度的照射，表面紋理、褶皺被弱化，圖像整體均勻。

最常見應用于定位識別、尺寸測量、弧形產品表面檢測。

可選用圓頂光源、環形無影光源、燈箱。

其實，除了以上幾種打光方式，光源的選擇還有很多其他種類，需要在不斷的驗證與測試中積累寶貴的經驗。比如在機器視覺應用中還應注意物體顏色與光源顏色的搭配。我們拍攝物體時，如果要將某種顏色打成白色，那么就得使用與此顏色相同或相似的光源，而如果要打成黑色，則需要選擇與目標顏色波長差較大的光源。機器視覺的核心思想在于將所需要的圖像特征提取出來，以方便視覺系統進行下一步工作，選擇合適的光源與打光方式，可以簡化軟件系統的運算，并且提高整個系統的精度和穩定性。

審核編輯：黃飛

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