光与视觉
简而言之，肉眼之所以能看到物体的特征就是因为光照射到物体后反射到眼球，再经过视网膜的捕捉传入大脑。
可见光：
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400～760nm之间，但还有一些人能够感知到波长大约在380～780nm之间的电磁波。
肉眼能分辨物体的颜色是因为当光线照射到某个颜色的物体后这个颜色的光被反射，其它颜色的光被物体吸收。
为什么不用自然光？
自然光因环境而异，大多工业环境下不适用，自然光无法或难以控制亮度。
机器视觉对光源的要求：
高亮度 -- 高速扫描、高速成像，要求曝光时间短的场合
高均匀性 -- 表面检测、缺陷检测，利用灰度差异进行检测的场合
低功耗 -- 移动设备、便携检测系统
长寿命 -- 任何场合，节约成本和维护费用
光谱特性好 -- 利用光谱单色性检测的场合
光源选择-图像评价标准
对比度明显，目标与背景的边界清晰
背景尽量淡化而且均匀，不干扰图像处理
与颜色有关的颜色信息要真实，亮度适中，不过度曝光
常见的人工光源：
白炽灯：将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源，制造方便，成本低
卤素灯：白炽灯的改进，玻璃外壳中充有一些卤族元素气体（通常是碘或溴），显色性好
高压钠灯：电弧管两端电极之间产生电弧，在电子跃迁过程中，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光， 启动慢，
LED光源
由于LED一些优良的特征，目前市面上几乎都是使用LED光源。
LED光源的优势:
可制成各种形状、尺寸及各种照射角度
可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度
加散热装置散热效果好，光亮度更稳定
使用寿命长，反应快捷
常用LED光源种类
条形光
环形光
同轴光
面光源
点光源
穹顶光
LED光源的光路
光源选型对成像的影响
偏差
较好
有这样一句话，良好的成像是视觉系统成功的一半，这跟人眼进行图像辨别是一样的逻辑。
亮视野与暗视野
简单来说，亮视野就是直接接收反射光，暗视野接收散射光。
暗视野可以观察到物体的轮廓，把一些结构上的问题显现出来。在亮视野下，物体平滑的区域接收到正向打光的光源并反射到镜面而产生亮的影像，而表面粗糙的区域则因为散射的问题，相对起来就比较暗，这种暗是因为光散射的问题而不是因为材质吸收光的关系，而在暗视野底下，照明光源的中央被一遮光罩遮住，只留下周围的光源斜射到工件上，在此大角度的照射下，光滑的表面所反射的光无法进入物镜，因此工件的背景大体上都是暗的，至于粗糙的表面则因为散射的作用得以接收到反射光，所以反而是一些轮廓有明亮的影像
低角度照明
非低角度照明
低角度照明
背光照明
背光照明是指照明被摄体背面的光。采用逆光使对着镜头方向的被摄体前部光暗，拍摄工件时，轮廓清晰明显，因此，全逆光又称轮廓光；半逆光称伦勃朗光
颜色与补充
偏光技术
偏振光片之所以叫偏光片，是因为普通液晶显示器面对眼睛的那张偏光片是磨砂处理的，以消散表面反光，并且把光散射以增加液晶显示器的视角。对于投影机来说，任何散射都会造成光线的损失，投影机用的液晶片理想状态应该是0度视角，即偏离垂直方向看液晶片，就没有光线了。当然，这是不可能实现的，但越接近0度视角，光的利用率越高，所以用平光的偏光片换掉那个磨砂的偏光片后，投影机到墙上的亮度会大幅度提高，大概能提高50-80%，这就是为什么要换偏光片的理由。
偏光技术应用实例
视觉光源介绍
环形光源
环形光源用于检测IC芯片上的印刷字符。
LED阵列成圆锥状以斜角照射在被测物体表面，通过漫反射方式照亮一小片区域，工作距离在10-15MM时，该光源可以突出显示被测物体边缘和高度的变化，突出原本难以看清的部分，是边缘检测、金属表面的刻字和损伤检测的理想选择
应用场合
检测IC芯片上的印刷字符
检测电路板上的元件
检测标签
检测液晶玻璃基板的标记
检测板装药缺片和颗粒破损
检测轴承表面损伤
成像实例：
用零角度低工作距离打光，清晰展现物体表面划痕。
透明手机乳胶按键上的数字清晰呈现
低角度环形光轻松获取易拉罐盖边缘以及拉环轮廓，边缘凹陷清晰可见
检测物体表面凹槽的加工轮廓
瓶盖上的商标、字符、图案清晰显现，特征突出
检测IC卡上的引线
常见的环形光结构
环形光源分为无角度环形光、小倾斜角环形光和大倾斜角环形光。
平面环形光，照射面广，散光大，强反射较少
小倾斜角环形光，照射面较无角度环形光要小，散光较小，强反射较多，适合平面照射以及轮廓检测
大倾斜角环形光，照射面小，散光小。一般适用于照射小物件及检测物件轮廓，它大部分的光路都是从侧面射入物件，因此轮廓性强。
条形光源
高亮条形光源是由高密度直插式LED阵列组成，适合大幅面尺寸检测。多个条形光源可自由组合，照射角度也可自由调整，某些情况下可代替环形光。高亮条形光源优点是光照均匀度高，亮度高散热好，使用寿命长，产品稳定性高安装简单，角度随意可调，尺寸设计灵活。
同轴光源
同轴光源（漫射同轴灯，金属平面漫反射照明光源）提供了比传统光源更均匀的照明，因此提高了机器视觉的准确性和重现性。· 均匀照亮平面，有光泽的表面 · 加强划刻，凹陷，或压印特征· 在镜面，漫射和/或吸收表面形成对比· 降低透明外壳或遮盖物的透过率 · 电子元件检测 · 基准定位
同轴灯主要用于检测反光程度很厉害的平面物体，比如玻璃
同轴光源能够凸显物体表面不平整，克服表面反光造成的干扰，主要用于检测物体平整光滑表面的碰伤、划伤、裂纹和异物。
同轴光特点：
高密度排列LED，亮度大幅提高；
独特的散热结构，延长寿命，提高稳定性；
高级镀膜分光镜，减少光损失；
成像清晰，亮度均匀。同轴光源应用
同轴光源最适宜用于反射度极高的物体，如金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测；
芯片和硅晶片的破损检测，Mark点定位；包装条码识别。
由于同轴光几乎全是强反射，其反射到摄像头的光线受矩形外壳影响，因此被照物体只能是小于通光口。
成本非常高。
同轴光源光路图：
光的频率与作用
蓝：波长较短，漫射性好，可检测较为精细的物件，比如银色背景（如钣金、车加工件等）、薄膜上金属印刷品；
红：波长较长，穿透性好，可通过一些较暗的物体，如底材黑色的透明软板孔位定位、绿色线路板线路检测、透光膜厚度检测，红色光源更能提高对比度；
绿：红/银色背景产品；
红外：不可见光，波长长，穿透性强，用于LCD屏检测、视频监控等；
紫外：不可见光，波长短，贯穿性强，用于证件检测、触摸屏ITO检测、布料表面破损、点胶溢胶检测、金属表面划痕检测等。
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