机器视觉中的光源解析

表面形状：一个球形表面反射光源的方式与平面物体不近相同。物体表面的形状越复杂，其表面的光源变化也随之而复杂。对应一个抛光的镜面表面，光源需要在不同的角度照射。从不同角度照射可以减小光影。
光源均匀性：不均匀的光会造成不均匀的反射。均匀关系到三个方面。第一，对于视野，在摄像头视野范围部分应该是均匀的。简单的说，图像中暗的区域就是缺少反射光，而亮点就是此处反射太强了。不均匀的光会使视野范围内部分区域的光比其他区域多。从而造成物体表面反射不均匀（假设物体表面的对光的反射是相同的）。
均匀的光源会补偿物体表面的角度变化，即使物体表面的几何形状不同，光源在各部分的反射也是均匀的。
光源技术的应用：光源技术是设计光源的几何及位置以使图像有对比度。光源会使那些感兴趣的并需要机器视觉分析的区域更加突出。通过选择光源技术，应该关心物体使如何被照明及光源是如何反射及散射的。下面是六种照明技术：通用照明，背光，同轴（共轴），连续漫反射，暗域及结构光。 
一般目的的照明：通用照明一般采用环状或点状照明。环灯是一种常用的通用照明方式，其很容易安装在镜头上，可给漫反射表面提供足够的照明。
背光照明：背光照明是将光源放置在相对于摄像头的物体的背面。这种照明方式与别的照明方式有 很大不同因为图像分析的不是发水光而是入射光。背光照明产生了很强的对比度。应用背光技术时候，物体表面特征可能会丢失。例如，可以应用背光技术测量硬币的直径，但是却无法判断硬币的正反面。
连续漫反射照明：连续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂的角度。连续漫反射照明应用半球形的均匀照明，以减小影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的电路板照明非常有用。这种光源可以达到170立体角范围的均匀照明。
暗域照明：暗域照明是相对于物体表面提供低角度照明。使用相机拍摄镜子使其在其视野内，如果在视野内能看见光源就认为使亮域照明，相反的在视野中看不到光源就是暗域照明。因此光源是亮域照明还是暗域照明与光源的位置有关。
典型的，暗域照明应用于对表面部分有突起的部分的照明或表面纹理变化的照明。
结构光：结构光是一种投影在物体表面的有一定几何形状的光（如线形、圆形、正方形）。典型的结构光涉及激光或光纤。结构光可以用来测量相机到光源的距离。
多轴照明：在许多应用中，为了使视野下不同的特征表现不同的对比度，需要多重照明技术。
选择光源：一旦选择了照明技术，接下来就是选择何种光源的问题了。光源应该照明形状的需要，需要有足够的均匀度，且稳定性能要好。在机器视觉应用中选择光源应该考虑下面的有关光源的特性：
光谱特征：光源的颜色及测量物体表面的颜色决定了反射到摄像头的光能的大小及波长。白光或某种特殊的光谱在提取其他颜色的特征信息时可能使比较重要的因素。当分析多颜色特征的时候，选择光源的时候，色温是一个比较重要的因素。例如，卤灯更多表现为黄色，相比氙灯显现蓝色。
效率：有些光源效率很高，相对于能量的消耗，其散发出更加多的光能，例如荧光灯。而钨灯，产生相当多的热量，能量消耗也很大。效率不高的光源产生局部过热，浪费很多。一般，光源的温度越高，其寿命就会缩短，其消耗的能量就相对较高。
寿命特性：光源一般需要持续多小时的使用。一个寿命为1000小时的光源，在两班运转的情况下，只能持续一个星期左右。更换光源灯泡的维护就必须了。LED光源是比较流行的光源，其可以连续工作很长时间，大约可以连续操作100,100小时。对多数光源，随着光源的老化，光源释放的能量会减少，根据光源类型的不同，光能减小可能速度比较满，也可能很快很明显。光能输出的变化可能也影响着光谱特性。当光源的老化速度影响到图像处理结果的时候就可以注意光源的变化了。 
费用：许多光源需要在视觉系统的使用过程中更换。如果光源很昂贵，在机器视觉的使用过程中可能会增大后期费用。另外，光源应该在市场上较容易购买。