機器視覺系統由工業鏡頭、工業相機、視(shi)覺(jue)光(guang)源、軟(ruan)件系統(tong)等組成。其中光(guang)源的作(zuo)用(yong)是將被測物體與(yu)背景(jing)明顯分別(bie)，獲取(qu)高品質的圖像，在視(shi)覺(jue)系統(tong)中起著(zhu)重要(yao)作(zuo)用(yong)，選(xuan)擇合適的光(guang)源是視(shi)覺(jue)系統(tong)搭建的重要(yao)環(huan)節。

       機器視覺光源除了有很多類型也有不同的顏色區分，具體應該如何選擇呢？

PART01機器視覺光源顏色

白色光源（W）：

       白(bai)色(se)(se)(se)(se)光源通常用(yong)(yong)色(se)(se)(se)(se)溫(wen)來(lai)界定(ding)，色(se)(se)(se)(se)溫(wen)高的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)偏藍色(se)(se)(se)(se)（冷色(se)(se)(se)(se)色(se)(se)(se)(se)溫(wen)》5000K），色(se)(se)(se)(se)溫(wen)低的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)偏紅(hong)（暖(nuan)色(se)(se)(se)(se)色(se)(se)(se)(se)溫(wen)《3300與5000K），之間的(de)(de)稱(cheng)之為(wei)中間色(se)(se)(se)(se)，白(bai)色(se)(se)(se)(se)光源適用(yong)(yong)性廣，亮度(du)高，在拍攝彩色(se)(se)(se)(se)圖(tu)像時使用(yong)(yong)更多。

藍色光源（B）：

       藍色(se)光源波(bo)長在430-480之間，適用產品：銀色(se)背景(jing)產品（如(ru)鈑金，車加工(gong)件等(deng)）、薄(bo)膜上(shang)金屬印刷品。

紅色光源（R）：

       紅(hong)色光源的(de)波長通常在600-720之間，可以(yi)透過(guo)一些比較暗的(de)物(wu)體，例如底材黑色的(de)透明軟板(ban)孔位(wei)定(ding)位(wei)、綠色線(xian)(xian)路板(ban)線(xian)(xian)路檢(jian)測，透光膜厚度檢(jian)測等，采用紅(hong)色光源更能提高對比度。

綠色光源（G）：

 ;      綠色(se)光(guang)源波長(chang)510-530，介(jie)于紅(hong)色(se)與(yu)藍(lan)色(se)之間，主要針對紅(hong)色(se)背(bei)景產品(pin)，銀色(se)背(bei)景產品(pin)。

圖為紅(hong)色環形光(guang)源與(yu)藍(lan)色環形光(guang)源

PART02光源顏色的選擇攻略

       機器視覺光源有多種類型，選擇合理的光源顏色可以使特征和周圍區域產生足夠的灰度值差異。在選擇視覺光源時，會涉及到許多角度、形狀、亮度、顏色等參數，為了最大程度地區分物體和背景，通常選擇彩色互補光源。

       選擇合理的光源顏色可以使特征和周圍背景區域產生足夠的灰度差異，一般來說，如果使用黑白相機，并且沒有對被測對象的顏色選擇特殊要求，紅色是更合適的選擇。因為紅色LED壽命長、穩定、價格(ge)低廉(lian)，更(geng)重要(yao)的是紅(hong)色LED的波長更(geng)接近(jin)傳感器的靈(ling)敏度峰(feng)值，而通常的CCD對紫色、藍色的光敏感程度沒有紅(hong)光強。

       如果進行彩色成像，則通常考慮使用白色光源。白色LED光源的制造有幾種方法，一種是使用白色LED制造，發(fa)光(guang)(guang)管內(nei)部(bu)有(you)藍色(se)發(fa)光(guang)(guang)芯片(pian)與受到激發(fa)后發(fa)出(chu)黃色(se)的(de)熒光(guang)(guang)粉，發(fa)出(chu)的(de)光(guang)(guang)按(an)一(yi)定(ding)比例疊加到一(yi)起，看起來形成了白色(se)，這(zhe)是最(zui)為常見(jian)的(de)形式(shi)。

       另一種方法是使用紅綠藍三種不同顏色的LED，按某種(zhong)(zhong)順(shun)序(xu)或方式在光(guang)源(yuan)上進行排(pai)列，并分別控制每種(zhong)(zhong)顏(yan)色(se)的(de)度，使用(yong)相對(dui)方便。此種(zhong)(zhong)方法(fa)通常使用(yong)四個單色(se)RGGB顆粒(li)進行排(pai)列，所(suo)以(yi)(yi)其(qi)中(zhong)的(de)綠色(se)分量通常會(hui)比較足，之所(suo)以(yi)(yi)多加一(yi)個綠色(se)的(de)G通量，是(shi)因(yin)為人(ren)眼對(dui)綠色(se)光(guang)源(yuan)（波長555nm）最敏(min)感。

       機器視覺應(ying)用中應(ying)注(zhu)意目標顏(yan)色(se)與(yu)光(guang)(guang)源(yuan)顏(yan)色(se)的搭(da)配，我(wo)們看(kan)到某個物體成某種顏(yan)色(se)，是因為其反射了對應(ying)的光(guang)(guang)譜(pu)。我(wo)們拍攝(she)物體時，如果(guo)要(yao)將某種顏(yan)色(se)打成白色(se)，那么就得(de)使(shi)用與(yu)此顏(yan)色(se)相(xiang)同或(huo)相(xiang)似(si)的光(guang)(guang)源(yuan)（光(guang)(guang)的波(bo)長(chang)一樣或(huo)接近(jin)），而如果(guo)要(yao)打成黑(hei)色(se)，則(ze)需要(yao)選擇與(yu)目標顏(yan)色(se)波(bo)長(chang)差較大的光(guang)(guang)源(yuan)。

       視覺(jue)應用中(zhong)，為目標顏色(se)合(he)理地選擇光源的顏色(se)有利于降低算法難度、提高系統穩定(ding)性。

同類色 

       同類色指色相性質相同，但色度有深淺之分。是色相環中15°夾角內的顏色。如深紅與淺紅，深藍與淺藍。

鄰近色 

       鄰近色，就是在(zai)色帶上(shang)相鄰近的顏(yan)色。

       例如(ru)紅色和橙色。

       在(zai)色相環中，凡在(zai)60度(du)范圍(wei)之(zhi)內的顏(yan)色都(dou)屬鄰近(jin)色的范圍(wei)。

互補色/對比色 

       互補色或對比色有非常強烈的對比度，在顏色飽和度很高的情況下，可以創建很多十分震撼的視覺效果。例如橙和藍、紅和綠、黃和紫。在色相環中每一個顏色對面(180度對角)的顏色。類似色 

       類似色是指在色(se)(se)輪上(shang)相鄰的三(san)個顏(yan)色(se)(se)。在色(se)(se)輪上(shang)90度角內(nei)的色(se)(se)統稱(cheng)為類似色(se)(se)。例如紅(hong)－紅(hong)橙(cheng)(cheng)－橙(cheng)(cheng)、黃－黃綠－綠、青(qing)－青(qing)紫(zi)(zi)－紫(zi)(zi)等均(jun)為類似色(se)(se)。

PART03實例分析

       在彩色相機下，除(chu)了黑色(se)(se)(se)(se)(se)和灰色(se)(se)(se)(se)(se)，線條不明(ming)顯(xian)，其他如白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)、紫色(se)(se)(se)(se)(se)、藍色(se)(se)(se)(se)(se)、綠(lv)色(se)(se)(se)(se)(se)、黃色(se)(se)(se)(se)(se)、橙色(se)(se)(se)(se)(se)、紅色(se)(se)(se)(se)(se)、棕(zong)色(se)(se)(se)(se)(se)等都明(ming)顯(xian)，充滿鮮艷的(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩。多色(se)(se)(se)(se)(se)排線在白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)光源下(xia)的(de)黑白(bai)相(xiang)機大尺(chi)度成像，可(ke)以發現其中的(de)白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)、黃色(se)(se)(se)(se)(se)、綠(lv)色(se)(se)(se)(se)(se)、橙色(se)(se)(se)(se)(se)較(jiao)明(ming)亮(liang)，說明(ming)相(xiang)機對(dui)這(zhe)些(xie)波長比(bi)較(jiao)敏感。

       在紅光下成像時，白(bai)、紅、橙、黃(huang)幾(ji)種顏(yan)色(se)(se)(se)比較明(ming)顯，其它的顏(yan)色(se)(se)(se)都很暗，說明(ming)紅光(guang)照(zhao)射物體時，物體本身(shen)有紅色(se)(se)(se)分(fen)量時，才能反射紅光(guang)，在(zai)黑白(bai)相(xiang)機下(xia)表(biao)現為紅色(se)(se)(se)特征(zheng)。線條排(pai)列(lie)在(zai)綠(lv)色(se)(se)(se)光(guang)源(yuan)黑白(bai)相(xiang)機成像中，白(bai)色(se)(se)(se)、綠(lv)色(se)(se)(se)、黃(huang)色(se)(se)(se)表(biao)現明(ming)亮，其他顏(yan)色(se)(se)(se)成像較暗。

        在藍色光源下，白色、紫色和藍色線條更加明亮，有效地反射藍光。還可以發現，不管什么光照，白線都形成一個清晰的白色，因為它不吸收光譜本身，任何在其表面上照射的光譜都會被反射。相反，黑色材料在照射時不反射黑色。
此外，在衍射中，衍射條(tiao)紋的寬度與波長成正比。例如，單(dan)(dan)縫衍射的中(zhong)心(xin)平(ping)面條(tiao)紋的半角寬度是(shi)sintheta＝λ\/a，λ是(shi)波長，a是(shi)單(dan)(dan)縫衍射的寬度。在攝影中(zhong)，表面通常不是(shi)很光滑，導致衍射，所以(yi)用紅光衍射會比用藍光衍射強。因(yin)此(ci)，紅光通

       常被用來獲得更多的表面細節，而藍色光被用來獲得更多的對比度。

       透(tou)鏡的(de)分(fen)辨(bian)公(gong)式為0.61／NA，λ為波(bo)長，NA為數值孔徑。可(ke)以看出，當NA固定(ding)并且(qie)使用不同(tong)(tong)波(bo)長和顏色的(de)光時(shi)，透(tou)鏡的(de)分(fen)辨(bian)率是不同(tong)(tong)的(de)。因此，當使用光源(yuan)時(shi)，同(tong)(tong)一透(tou)鏡在藍光中的(de)分(fen)辨(bian)率通常高(gao)于紅光。

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