機(jī)器視覺系統(tǒng)由工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機(jī)、視覺光源、軟件系統(tǒng)等組成。其中光源的作用是將被測(cè)物體與背景明顯分別，獲取高品質(zhì)的圖像，在視覺系統(tǒng)中起著重要作用，選擇合適的光源是視覺系統(tǒng)搭建的重要環(huán)節(jié)。

       機(jī)器視覺光源除了有很多類型也有不同的顏色區(qū)分，具體應(yīng)該如何選擇呢？

PART01機(jī)器視覺光源顏色

白色光源（W）：

       白色光源通常用色溫來界定，色溫高的顏色偏藍(lán)色（冷色色溫》5000K），色溫低的顏色偏紅（暖色色溫《3300與5000K），之間的稱之為中間色，白色光源適用性廣，亮度高，在拍攝彩色圖像時(shí)使用更多。

藍(lán)色光源（B）：

       藍(lán)色光源波長(zhǎng)在430-480之間，適用產(chǎn)品：銀色背景產(chǎn)品（如鈑金，車加工件等）、薄膜上金屬印刷品。

紅色光源（R）：

       紅色光源的波長(zhǎng)通常在600-720之間，可以透過一些比較暗的物體，例如底材黑色的透明軟板孔位定位、綠色線路板線路檢測(cè)，透光膜厚度檢測(cè)等，采用紅色光源更能提高對(duì)比度。

綠色光源（G）：

       綠色光源波長(zhǎng)510-530，介于紅色與藍(lán)色之間，主要針對(duì)紅色背景產(chǎn)品，銀色背景產(chǎn)品。

圖為紅色環(huán)形光源與藍(lán)色環(huán)形光源

PART02光源顏色的選擇攻略

       機(jī)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(qū)域產(chǎn)生足夠的灰度值差異。在選擇視覺光源時(shí)，會(huì)涉及到許多角度、形狀、亮度、顏色等參數(shù)，為了最大程度地區(qū)分物體和背景，通常選擇彩色互補(bǔ)光源。

       選擇合理的光源顏色可以使特征和周圍背景區(qū)域產(chǎn)生足夠的灰度差異，一般來說，如果使用黑白相機(jī)，并且沒有對(duì)被測(cè)對(duì)象的顏色選擇特殊要求，紅色是更合適的選擇。因?yàn)?strong>紅色LED壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定、價(jià)格低廉，更重要的是紅色LED的波長(zhǎng)更接近傳感器的靈敏度峰值，而通常的CCD對(duì)紫色、藍(lán)色的光敏感程度沒有紅光強(qiáng)。

       如果進(jìn)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(fā)光管內(nèi)部有藍(lán)色發(fā)光芯片與受到激發(fā)后發(fā)出黃色的熒光粉，發(fā)出的光按一定比例疊加到一起，看起來形成了白色，這是最為常見的形式。

       另一種方法是使用紅綠藍(lán)三種不同顏色的LED，按某種順序或方式在光源上進(jìn)行排列，并分別控制每種顏色的度，使用相對(duì)方便。此種方法通常使用四個(gè)單色RGGB顆粒進(jìn)行排列，所以其中的綠色分量通常會(huì)比較足，之所以多加一個(gè)綠色的G通量，是因?yàn)槿搜蹖?duì)綠色光源（波長(zhǎng)555nm）最敏感。

       機(jī)器視覺應(yīng)用中應(yīng)注意目標(biāo)顏色與光源顏色的搭配，我們看到某個(gè)物體成某種顏色，是因?yàn)槠浞瓷淞藢?duì)應(yīng)的光譜。我們拍攝物體時(shí)，如果要將某種顏色打成白色，那么就得使用與此顏色相同或相似的光源（光的波長(zhǎng)一樣或接近），而如果要打成黑色，則需要選擇與目標(biāo)顏色波長(zhǎng)差較大的光源。

       視覺應(yīng)用中，為目標(biāo)顏色合理地選擇光源的顏色有利于降低算法難度、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

同類色 

       同類色指色相性質(zhì)相同，但色度有深淺之分。是色相環(huán)中15°夾角內(nèi)的顏色。如深紅與淺紅，深藍(lán)與淺藍(lán)。

鄰近色 

       鄰近色，就是在色帶上相鄰近的顏色。

       例如紅色和橙色。

       在色相環(huán)中，凡在60度范圍之內(nèi)的顏色都屬鄰近色的范圍。

互補(bǔ)色/對(duì)比色 

       互補(bǔ)色或?qū)Ρ壬?/strong>有非常強(qiáng)烈的對(duì)比度，在顏色飽和度很高的情況下，可以創(chuàng)建很多十分震撼的視覺效果。例如橙和藍(lán)、紅和綠、黃和紫。在色相環(huán)中每一個(gè)顏色對(duì)面(180度對(duì)角)的顏色。類似色 

       類似色是指在色輪上相鄰的三個(gè)顏色。在色輪上90度角內(nèi)的色統(tǒng)稱為類似色。例如紅－紅橙－橙、黃－黃綠－綠、青－青紫－紫等均為類似色。

PART03實(shí)例分析

       在彩色相機(jī)下，除了黑色和灰色，線條不明顯，其他如白色、紫色、藍(lán)色、綠色、黃色、橙色、紅色、棕色等都明顯，充滿鮮艷的色彩。多色排線在白色光源下的黑白相機(jī)大尺度成像，可以發(fā)現(xiàn)其中的白色、黃色、綠色、橙色較明亮，說明相機(jī)對(duì)這些波長(zhǎng)比較敏感。

       在紅光下成像時(shí)，白、紅、橙、黃幾種顏色比較明顯，其它的顏色都很暗，說明紅光照射物體時(shí)，物體本身有紅色分量時(shí)，才能反射紅光，在黑白相機(jī)下表現(xiàn)為紅色特征。線條排列在綠色光源黑白相機(jī)成像中，白色、綠色、黃色表現(xiàn)明亮，其他顏色成像較暗。

        在藍(lán)色光源下，白色、紫色和藍(lán)色線條更加明亮，有效地反射藍(lán)光。還可以發(fā)現(xiàn)，不管什么光照，白線都形成一個(gè)清晰的白色，因?yàn)樗晃展庾V本身，任何在其表面上照射的光譜都會(huì)被反射。相反，黑色材料在照射時(shí)不反射黑色。
此外，在衍射中，衍射條紋的寬度與波長(zhǎng)成正比。例如，單縫衍射的中心平面條紋的半角寬度是sintheta＝λ\/a，λ是波長(zhǎng)，a是單縫衍射的寬度。在攝影中，表面通常不是很光滑，導(dǎo)致衍射，所以用紅光衍射會(huì)比用藍(lán)光衍射強(qiáng)。因此，紅光通

       常被用來獲得更多的表面細(xì)節(jié)，而藍(lán)色光被用來獲得更多的對(duì)比度。

       透鏡的分辨公式為0.61／NA，λ為波長(zhǎng)，NA為數(shù)值孔徑?？梢钥闯?，當(dāng)NA固定并且使用不同波長(zhǎng)和顏色的光時(shí)，透鏡的分辨率是不同的。因此，當(dāng)使用光源時(shí)，同一透鏡在藍(lán)光中的分辨率通常高于紅光。

       深圳市雙翌光電科技有限公司，是一家聚焦于人機(jī)界面、運(yùn)動(dòng)控制器、運(yùn)控一體機(jī)、機(jī)械手控制系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，依托于多年的技術(shù)積累，緊跟工業(yè)信息化前沿技術(shù)的創(chuàng)新型團(tuán)隊(duì)，力爭(zhēng)為中國(guó)“智”造，貢獻(xiàn)自己的力量。