1. 机器视觉光源的选择
机器视觉光源的选择
机器视觉光源的选择，现代生活中日常照明离不开灯光，房屋装修更是对光源的要求比较高，光源大体分为冷光和暖光，不同光源视觉感都不同，下面一起来了解一下，机器视觉光源的选择。
机器视觉光源
机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格不合格、有无等，实现自动识别功能。
机器视觉光源的选择
一、简单的预备知识
1、因材质和厚度不同、对光的透过特性（透明度）各异。
2、光根据其波长之长短、对物质的穿透能力（穿透率）各异。
3、光的波长越长、对物质的透过力越强，光的波长越短、在物质表面的扩散率越大。
4、透射照明、即是使光线透射对象物、并观察其透过光之照明手法。
二、光源
1、穏定均匀的光源极其重要。
2、目的：将被测物与背景尽量明顕区分。
3、摂取图像时、最重要之处是如何鲜明地获得：被测物与背景的浓淡差。
4、目前，在图像处理领域中最広范的技术手法是：二值化（白黒）处理。
以上就是我针对机器视觉光源的选择这一科技的发明阐述的资料了，随着科技的发达每天都有很多新鲜的东西问世，无论是那一方面的机器还是新鲜事物都是随着人们的需求而发展的。像褪壳机一类的就是褪花生跟瓜子发明的，都是省力又省时间的伟大发明呢。
一套完整的视觉检测系统主要包含图像采集部分和图像分析部分，而图像采集部分主要由工业相机、工业镜头以及机器视觉光源承担，今天我们主要介绍机器视觉光源的相关基础知识及选型技巧。
首先我们需要了解，机器视觉中的光源起到哪些作用：
1.照亮目标，提高亮度；
2.形成有利于图像处理的成像效果，降低系统的复杂性和对图像处理算法的要求；
3.克服环境光干扰，保证图像稳定性，提高系统的精度、效率。
恰当的光源照明设计可以使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离，这样不仅大大降低图像处理的算法难度，同时也提高系统的精度和可靠性。但非常遗憾，目前没有通用的机器视觉照明系统应对不同的检测要求，因此针对每个特定的案例，都需要设计合适的照明装置，以达到最佳效果。而不合适的照明，则会引起很多问题，机器视觉光源如此重要，却往往被很多人忽视。
目前机器视觉光源主要采用LED（发光二极管），由于其形状自由度高、使用寿命长、响应速度快、单色性好、颜色多样、综合性价比高等特点在行业内广泛应用：
一、形状自由度
一个LED光源是由许多单个LED组合而成的，因而跟其他光源相比，可做成更多的形状，更容易针对用户的情况，设计光源的形状和尺寸。
二、使用寿命长
为了使图像处理单元得到精确的、重复性好的测量结果，照明系统必须保证相当长的时间内能够提供稳定的图像输入。LED光源在连续工作10000到30000小时后，亮度衰减，但远比其他光源效果好。此外，用控制系统使其间断工作，可抑制发光管发热，寿命也将延长一倍。
三、响应速度快
LED发光管响应时间很短，响应时间的真正意义是能按要求保证多个光源或一个光源不同区域之间的工作切换，采用专用控制器给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10s。
四、颜色多样
除了光源的形状以外，得到稳定图像输入的另一方面就是选择光源的颜色。甚至相同形状的光源，由于颜色的不同得到的图像也会有很大的差别。实际上，如何利用光源颜色的技术特性得到最佳对比度的图像效果一直是光源开发的主要方向。
五、综合性运营成本低
选用低廉而性能没有保证的产品，初次投资的节省很快会被日常的维护、维修费用抵消。其他光源不仅耗电是LED光源的2~10倍，而且几乎每月就要更换，浪费了维修工程师许多宝贵的时间。而且投入使用的光源越多，在器件更换和人工方面的花费就越大，因此选用寿命长的LED光源从长远看是很经济的'。
机器视觉照明技术基础知识：
1）照射方式
选择不同的光源，控制和调节照射到物体上的入射光的方向是机器视觉系统设计的最基本的参数。它取决于光源的类型和相对于物体放置的位置，一般来说有两种最基本的方式：直射光和漫射光，所有其它的方式都是从这两种方法中延伸出来的。
直射光：入射光基本上来自一个方向，射角小，它能投射出物体阴影；
漫射光：入射光来自多个方向，甚至于所有的方向，它不会投射出明显的阴影。
2）反射方式
物体反射光线有两种不同的反射特性：直反射和漫反射。
直反射：光线的反射角等于入射角。直反射有时用途很大，有时又可能产生极强的眩耀。在大多数情况应避免镜面反射。
漫反散：照射到物体上的光从各个方向漫散出去。在大多数实际情况下，漫散光在某个角度范围内形成，并取决于入射光的角度。
3）颜色
光谱中很大的一部分电磁波谱是人眼可见的，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光，范围在400nm至760nm之间（有的人可以观测到380~780nm），即从紫色380nm到红色780nm。
色环就是把可见光光谱中的色彩进行排序，形成红色连接到另一端的紫色。机器视觉中应用的色环通常包括6种不同的颜色，分为两大类：暖色和冷色。暖色由红色调构成，冷色来自于蓝色调。通常用相反色温的光线照射，图像可以达到最高级别的对比度；相同色温的光线照射，可以有效滤除。因此灵活利用色温特性，对我们选择光源很有帮助。
4）明视场和暗视场
明视场是最常用的照明方案，采用正面直射光照射形成。而暗视场主要由低角度或背光照明形成。对于不同项目检测需求，选择不同类型的照明方式，一般来说暗视场会使背景呈现黑暗，而被检物体则呈现明亮。
5）光源分类
目前主要有以下几种分类方式：
a）颜色
常用光源颜色集中在可见光范围，主要有白光（复合光）、红色、蓝色、绿色，另外红外光也比较普及，而紫外光由于各种原因，应用较少。
b）外形
各厂家会根据不同光源外形特性进行分类，也是目前的主流分类，比如环形光源、环形低角度光源、条形光源、圆顶光源（碗光源/穹顶光源）、面光源等。
c）工作原理/特性
按不同的应用方式或者原理进行分类，主要有无影光源、同轴光源、点光源、线光源、背光源、组合光源以及结构光源等。
常见的光源类型及照明方式
1.一般目的的照明（直接照明）：光直接射向物体，得到清楚的影像。
当我们需要得到高对比度物体图像的时候，这种类型的光很有效。但是当我们用它照在光亮或反射的材料上时，会引起类似镜面的反光。通用照明一般采用环状或点状照明。环光是一种常用的通用照明方式，很容易安装在镜头，可给漫反射表面提供足够的照明。
2.暗场照明：暗场照明是相对于物体表面提供低角度照明。
使用工业相机拍摄镜子，如果视野内能看见光源就认为是亮场照明，相反的在视野中看不到光源就是暗场照明。因此光源是亮场照明还是暗场照明与光源的位置有关。通常，暗场照明应用于对表面突起部分的照明或表面纹理变化的照明。
3.背光照明：从物体背面射过来均匀视场的光，通过相机可以看到物面的侧面轮廓。
背光照明常用于测量物体的尺寸和方向。背光照明产生很强的对比度。应用背光技术时，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。
4.漫射照明：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球面度立体角范围的均匀照明。
5.同轴照明：同轴光的形成——通过垂直墙壁出来的发散光，射到一个使光向下的分光镜上，相机从上面通过分光镜看物体。
这种类型的光源对检测高反射的物体特别有帮助，还适合在周围环境产生阴影的影响下，检测面积不明显的物体。
6.偏振片：只允许振动方向平行于其允许方向的光通过，垂直分量被截止。
针对具体的应用，从众多的方案中选择一个最好的照明系统是整个图像处理系统稳定工作的关键。
2. 全息成像：工业相机在全息成像中的应用
对透明物体成像作为一种独特的技术，广泛应用于生物学、医学、工业机器视觉等领域，其中特殊涂层、样本染色、相位成像、结构光和多光谱成像等，都是透明物体成像技术的一种。然而，发展透明物体成像技术，在许多领域都面临挑战。
数字全息成像（Digital holography）利用光波的振幅和相位数据来重建3D图像，因此能够提供重要的成像能力，甚至可以对透明物体进行成像。使用标准RGB范围以外的图像数据（例如多光谱成像），也可以增加数字全息成像的能力，用于显示之前没有被观察到的结构，进而获得观测物的额外数据。然而，根据全息图像的产生方法，将多光谱技术的优点运用到全息成像中，仍然面临挑战。
图1：The Imaging Source的黑白工业相机DMK 72BUC02，作为记录干涉条纹系统装置的一部分。
近日，研究人员发表了一篇关于数字全息成像实验方案的文章，这套实验装置中包括一个带有声光可调谐滤波器的干涉仪和The Imaging Source公司的DMK 72BUC02单色工业相机。
研究人员的目标是增加拍摄到的数字全息图像的信息量，这对于观察透明物体而言，将会是很重大的突破。
工业相机获取的光波前数据
生成全息图像与相干光息息相关，为了生成全息图像，相干光源（即激光器）的光束被分成物光束（object beams）和参考光束（reference beams）。在数字全息照相的情况下，由工业相机传感器记录物光束和参考光束所产生的干涉图样，并以数字方式进行存储。然后，对这些光波前数据以数字方式进行重建，产生量化振幅还有相位图像，经过进一步处理，产生清晰的数字全息图像。
用来产生全息图像的相干光源基本上是单色的，而要产生多光谱全息图，来自不同波长的多个相干光束的图像数据进行重建和融合，形成多光谱全息图。
在这些系统中，工作波长的集合通常是有限的，人们不能选择任意波长。同时，在许多情况下，在相当宽的光谱范围内研究一个样品是一件有趣的工作。因此，一个亟待解决的问题是开发记录‘涉及准连续光谱调谐的多光谱全息图像’的方法。
声光滤波器调光实验装置
为了实现这样的实验系统，研究人员在马赫-曾德干涉仪的入口处安装了一个宽带光源和可调谐声光（AO）滤波器，“设计用于在任意窄光谱间隔内，形成光学透明物体的数字全息图”。
图2：由The Imaging Source黑白工业相机DMK 72BUC02所捕捉到的生物样本全息图，显示了典型的干涉图样。
在实验中，物光波前和参考光波前通过分束器在空间上对齐，以形成干扰图样，然后由DMK 72BUCO2相机记录图像。相机前面安装一个长通滤波器，用于消除背景光的干扰。通过调整“加到AO单元上的超声波频率”来调节工作波长。
通过在空间上分离背景零阶和+1阶和-1阶衍射阶，研究人员实现了离轴数字全息方案，能够捕获透明物体以及测试图案和生物样品的傅立叶全息图。
研究人员写道：“……任意光谱使获得多色全息图像成为可能，这些图像不对应于固定波长，但允许任意排列光谱组件。”
数字全息成像的应用
数字全息成像的非接触成像能力，使其特别适合于一些精细应用，如生物医疗应用中细胞和结构（尤其是活体标本）的研究；无损材料测试，如金属或复合材料中的内部缺陷检测；透明介质中的折射率场；“在微轮廓重建、相结构研究、应力状态监测、粒子轨迹调查、显微镜、光学相干断层扫描等过程中，对各种物体的性质进行定性和精确定量分析。”
本文所描述的技术应在不需要多个相干光源的情况下“提高全息图像的信息性”，同时也有利于那些“必须同时研究透明物体的振幅相位和光谱结构”的应用。（文：The Imaging Source）
3. CCD或CMOS能够用于测量850~1550nm波长的光
估计是不可以的，
目前量产CCD和CMOS都是硅材料的。硅材料一般响应波长范围是从紫外到1000nm左右。
而一般测量850nm-1550nm所用的材料是铟镓砷的。
4. 如何选择工业相机的视觉光源
1、亮度:在两种光源中选择时,最佳的选择是更亮的那个.
2、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.
3、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.
4、寿命特性:光源一般需要持续使用.为使图像处理保持一致的精确,视觉系统必须保证长时间获得稳定一致的图像.
5、对比度:对比度对机器视觉来说非常重要.机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度,从而易于特征的区分.
5. 工业相机为什么一般用红蓝光而不用白光
迪奥工业相机应用于工业视觉检测、工业测量、医疗影像、图像识别、定位、工业监控、仪器仪表、机器视觉等工业自动化等领域。
6. 对于红外工业相机,波段2.5-3.5所指的波长范围是多少
光波的波长2.5~3.5um（微米），非可见光。在网络查：红外光谱，可以得到红外光的波长范围及用途。
7. 如何选择工业相机的视觉光源
面对不同公司的机器视觉软件，客户在挑选时应该考虑哪些因素呢?
1.定位对象或特征的精确定位是一个检测系统或由视觉引导的运动系统的重要功能。
2.光学装置与照明适当的光学装置和照明对视觉应用的成功至关重要。
3.完整的工具集对绑在一起的多个工具,机器视觉软件主要以两种典型的形式出售，一种是完整的视觉工具集，另一种是用于特定任务的工具的应用，最终用户的应用将决定是使用一套完整的视觉工具集还是使用众多的特定的工具。
4.编程和操作方便 简洁、直观的图形界面是容易使用和设置的关键机器视觉产品主要区别在于他们的图形接口，接口应该从“设置”和“操作”两方面来评价。
5.亚像素精度机器视觉算法具有亚像素的能力，即这些算法能够测量或得出比一个像素更小的单位。
6.将来的升级
机器视觉系统可应用在各种场合，当选择一个系统时应考虑系统将来的升级。
7.图像预处理
图像预处理算法能把图像的特征点放大，以使视觉工具能更好的检测它们。
8.视觉引导的运动
如果你的应用需要一个视觉系统来引导机器人，那么必须知道视觉系统与运动系统是如何集成的。
9.系统集成
8. 近红外相机就是黑白相机吗
纯红外拍摄是只能出现黑背图像的，由于我们眼中的色彩是物体对不同波长的可见光选择性反射和吸收的结果，然而红外线没有色彩，并不是大家能看到的存在，但是一些红外照片当中存在的色彩是因为给不同波长红外线所形成的影响通过技术手段认为涂抹上去的伪色彩。
9. 用不同波长的光照射CCD，其输出信号有何不同照射在不同像素上，输出又有何不同有红外线阵ccd吗
一般工业上用的比较多的就是蓝光和红光还有白光，其中蓝光具有较短的波长，红光具有较长的波长，工业高速CCD配上蓝光，输出信号是最快的。在同光源、同相机情况下，一般输出信号是稳定的，但是这个也可以通过改软件来改变，简单点说，拍摄一个稳定的画面，在我们不能改相机采集卡的情况下，我们可以通过改软件删除我们不想要的一部分画面，这样的话就能缩短输出时间。此外红外线阵CCD肯定是有的，但跟CCD是没有关系的，跟你所用的光源有关系，虽然我们肉眼看不到，但CCD可以识别，希望对你有所帮助。
10. 数字照相机感光波长是多少
相机使用红外滤镜最高一般就是850波长的,在高就需要很长的曝光时间才能感光了,除非是去除了红外截止滤镜的机器.