在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中，光源的選擇對(duì)圖像的質(zhì)量和系統(tǒng)的整體性能至關(guān)重要。光源是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的“光學(xué)畫筆”，直接影響圖像對(duì)比度、均勻性和信噪比。合適的光源設(shè)計(jì)能將目標(biāo)特征與背景分離，使圖像處理復(fù)雜度降低50%以上。不同的任務(wù)、物體和環(huán)境條件要求使用不同類型的光源。例如，在金屬件檢測(cè)中，精準(zhǔn)的波長(zhǎng)選擇可凸顯氧化層反光差異，而背光照明則能清晰勾勒物體輪廓?。

 1. 機(jī)器視覺(jué)光源的基本概念

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行圖像處理和分析的系統(tǒng)，其中光源是確保成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素。光源的主要作用是提供照明，使得相機(jī)能夠捕捉到清晰、細(xì)致的圖像。在任何機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中，光的質(zhì)量、光源的類型以及照明的角度等都會(huì)極大影響最終的圖像效果。

 2. 常見(jiàn)光源類型及應(yīng)用場(chǎng)景

一、?環(huán)形光源?

?高反光表面檢測(cè)?：通過(guò)多角度補(bǔ)光消除金屬、玻璃等反光面的陰影，例如手機(jī)金屬邊框劃痕檢測(cè)?；

?電子元件檢測(cè)?：PCB基板焊點(diǎn)定位、IC元件表面印刷字符識(shí)別?；

?立體特征增強(qiáng)?：采用低角度（0°~45°）環(huán)形光源突顯物體輪廓，如光滑表面的劃痕檢測(cè)?。

二、?同軸光源?

?鏡面材料缺陷檢測(cè)?：金屬板、晶圓表面微小劃痕的精準(zhǔn)成像?；

?高精度定位?：結(jié)合分光鏡設(shè)計(jì)消除表面反光干擾，適用于半導(dǎo)體封裝定位?；

?薄膜類檢測(cè)?：通過(guò)均勻照明穿透塑料薄膜，讀取噴碼或檢測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)?。

三、?線光源與條光源?

?邊緣增強(qiáng)檢測(cè)?：斜角照射突出物體輪廓，用于PCB邊緣毛刺檢測(cè)、晶圓輪廓定位?；

?表面紋理分析?：通過(guò)立體光路設(shè)計(jì)增強(qiáng)皮革、紡織品的紋理缺陷識(shí)別?；

?高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景?：μs級(jí)脈沖線光源消除拖影，適用于鋰電池電芯高速分選（2m/s）。

四、?背光源與面光源?

?透明物體檢測(cè)?：背光照明清晰勾勒玻璃瓶、透明薄膜的輪廓特征?；

?平面均勻照明?：大面積面光源用于印刷電路板、食品包裝的全表面缺陷篩查；

?低反射材質(zhì)檢測(cè)?：通過(guò)漫反射消除紙張、橡膠制品的表面陰影干擾?。

五、?特殊光源技術(shù)?

?紅外光源?：穿透塑料/紙張讀取內(nèi)部噴碼信息，適用于食品包裝質(zhì)檢；

?紫外光源?：激發(fā)膠水、油墨的熒光效應(yīng)，用于微裂紋或漏膠檢測(cè)?；

?激光光源?：高方向性單色光實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)精密測(cè)量，如半導(dǎo)體晶圓三維重構(gòu)?。

光源技術(shù)的選擇需結(jié)合?材料特性?（如反射率、透光性）、?檢測(cè)目標(biāo)?（輪廓/紋理/內(nèi)部缺陷）及?環(huán)境約束?（速度/穩(wěn)定性）進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)。從基礎(chǔ)照明到智能光學(xué)方案，光源始終是機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)精度的核心變量?。

當(dāng)然，在機(jī)器視覺(jué)中，照明的方式也會(huì)影響最終結(jié)果。常見(jiàn)的照明方式有平行照明、高角度照明、低低角度照明、背光照明等。平行照明多用于無(wú)陰影圖像的技術(shù)，適用于表面平整、反光物體的檢測(cè)；低角度照明尤其適用于具有微小凹凸的物體表面檢測(cè)；背光照明常用于厚度測(cè)量。

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，光源的選擇不僅影響最終的圖像質(zhì)量，還影響系統(tǒng)的整體性能。這就要求在選擇時(shí)充分考慮應(yīng)用、物體特性、成像條件及預(yù)算等各方面的因素。通過(guò)合適的光源，可以大大提升圖像處理的精度與效率。