CCD机器视觉光源选型案例

机器视觉（相机、镜头、光源）全面概括分类：机器视觉2013-08-19 10:52 1133人阅读评论(0) 收藏举报机器视觉工业相机光源镜头1.1.1视觉系统原理描述机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。

机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取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；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

2.1.1视觉系统组成部分视觉系统主要由以下部分组成1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备2.1.1.1相机篇详细介绍：工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupled Device）或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）芯片的相机。

CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。

它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。

CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。

这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。

典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。

CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。

CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。

CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。

光源选型技巧及应用案例光源选型技巧及应用案例用一句常说的话来开头：机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断；机器视觉系统主要包含相机、镜头、光源、图像处理系统和执行机构。

而光源作为其中重要组成部分，直接关系到系统的成败。

为什么这样说呢，在视觉系统中图像是核心，选择合适的光源能够呈现一幅好的图像，能够简化算法提高系统稳定性，一幅图像如果曝光过度则会隐藏很多重要的信息；出现阴影则会引起边缘误判；图像不均匀则会导致阈值选择困难。

因此要保证有较好的图像效果，就必须要选择一个合适的光源。

机器视觉涉及行业广泛包含电子、汽车、包装、印刷、食品、医疗等。

因而我们面临的检测产品也是多种多样:形状大小不同、颜色材质不一、检测环境和指标各异。

面对种类繁多要求各异的检测产品如何选择光源呢，我们先来看一下常见的光源特性。

目前理想的视觉光源有高频荧光灯、光纤卤素灯、氙气灯、LED 光源。

应用最多是LED光源，这里就详细介绍几种常见的LED光源。

1、环形光源：LED灯珠排布成环形与圆心轴成一定夹角，有不同照射角度、不同颜色等类型，可以突出物体的三维信息；解决多方向照明阴影问题；图像出现灯影情况可选配漫射板，让光线均匀扩散。

应用：螺丝尺寸缺陷检测，IC定位字符检测，电路板焊锡检查，显微镜照明等。

2、条形光源：LED灯珠排布成长条形。

多用于单边或多边以一定角度照射物体。

突出物体的边缘特征，可根据实际情况多条自由组合，照射角度与安装距离随有较好自由度。

适用较大结构被测物。

应用：电子元件缝隙检测，圆柱体表面缺陷检测，包装盒印刷检测，药水袋轮廓检测等。

3、同轴光源：经面光源采用分光镜设计。

适用于粗糙程度不同、反光强或不平整的表面区域，检测雕刻图案、裂缝、划伤、低反光与高反光区域分离、消除阴影等。

需要注意的是同轴光源经过分光设计有一定的光损失需要考虑亮度，并且不适用于大面积照射。

应用：玻璃和塑料膜轮廓和定位检测，IC字符及定位检测，晶片表面杂质和划痕检测等。

机器视觉光源选择方法随着机器视觉技术的不断发展，光源的选择越来越重要。

在机器视觉应用中，光源的选择直接影响到图像的质量和识别率。

因此，如何选择适合的光源成为了机器视觉应用中不可忽略的一环。

一、光源的种类常见的机器视觉光源有：白光、红外线、激光等。

其中，白光光源是最常用的光源，可以满足大部分机器视觉应用的需求。

而红外线光源则适用于一些特殊场合，如在黑暗环境下进行图像采集。

激光光源则适用于高精度测量和三维成像等领域。

二、光源的选择原则1. 光源亮度要足够光源亮度足够是保证图像质量的前提。

如果光源亮度不足，会导致图像过暗、噪点过多等问题，影响图像的识别率。

因此，在选择光源时，要确保光源亮度足够。

2. 光源颜色要合适光源颜色是影响图像色彩的重要因素。

在机器视觉应用中，要根据不同的应用场景选择合适的光源颜色，以保证图像的色彩准确性。

比如，在检测红色产品时，应选择波长较短的光源，而在检测蓝色产品时，则应选择波长较长的光源。

3. 光源角度要合适光源角度是影响图像亮度和对比度的因素。

在机器视觉应用中，应根据不同的产品和检测要求选择合适的光源角度，以达到最佳的图像效果。

一般来说，光线垂直于被测物体的表面，可以得到最佳的图像效果。

4. 光源稳定性要好光源稳定性是影响图像质量的重要因素之一。

如果光源不稳定，会导致图像的亮度和对比度变化，影响图像的识别率。

因此，在选择光源时，要选择稳定性好的光源，以保证图像的稳定性和准确性。

三、常见的光源选择方案1. 均匀光源均匀光源是一种常见的光源选择方案。

它可以提供均匀的光照，使得被测物体的表面亮度均匀，并且可以减少表面反射和阴影的影响。

均匀光源适用于需要进行表面检测和缺陷检测的场合。

2. 点光源点光源是一种局部光源，可以提供高亮度的光照，使得被测物体的表面反射更强。

点光源适用于需要进行形状和尺寸检测的场合。

3. 环形光源环形光源是一种环形状的光源，可以提供均匀的光照，同时可以减少阴影的影响。

机器视觉光源选择在我们的生活中，各种各样的光源给我们带来了光明。

最常见的光源就是灯具了。

而对于机器视觉来说，同样也需要相对应的光源选择。

在机器视觉系统中，光源的作用是非常强大的。

接下来，我们来看下机器视觉光源选择吧。

1、一般情况下，如果使用黑白相机，又对被测物体的颜色选择没有特殊的要求，红色是比较合适的选择。

因为红色LED寿命长、稳定、价格低廉，更重要的是红色LED的波长更接近传感器的灵敏度峰值，而通常的CCD对紫色、蓝色的光敏感程度没有红光强。

2、如果进行彩色成像，则通常考虑使用白色光源。

白色LED光源的制造有几种方法，一种是使用白色LED制造，发光管内部有蓝色发光芯片与受到激发后发出黄色的荧光粉，发出的光按一定比例叠加到一起，看起来形成了白色，这是最为常见的形式。

另一种方法是使用红绿蓝三种不同颜色的LED，按某种顺序或方式在光源上进行排列，并分别控制每种颜色的度，使用相对方便。

此种方法通常使用四个单色RGGB颗粒进行排列，所以其中的绿色分量通常会比较足，之所以多加一个绿色的G通量，是因为人眼对绿色光源（波长555nm）最敏感。

3、机器视觉应用中应注意目标颜色与光源颜色的搭配，我们看到某个物体成某种颜色，是因为其反射了对应的光谱。

我们拍摄物体时，如果要将某种颜色打成白色，那么就得使用与此颜色相同或相似的光源（光的波长一样或接近），而如果要打成黑色，则需要选择与目标颜色波长差较大的光源。

以上就是妈网百科介绍有关机器视觉光源选择的相关内容了。

选择合适的光源成为决定整个系统成败的关键因素，光源的主要目的就是将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像。

希望本文可以帮助到大家。

机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。

在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。

镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能;合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。

1.镜头的相关参数1焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用 f 来表示。

焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。

由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。

2光阑系数即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。

每个镜头上都标有最大 F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为 4.29 毫米。

光通量与 F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。

镜头上光圈指数序列的标值为 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。

也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。

3景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。

决定景深的三个基本因素: 光圈光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。

焦距焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。

物距物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。

机器视觉中光源的特点及选择应用机器视觉是一种高精度、高速度的自动化检测技术，它的核心是通过图像识别和处理技术，对产品进行检测和质量控制。

而在机器视觉中，光源则是不可或缺的一部分，它能够影响着图像的质量和检测的精度。

本文将从机器视觉中光源的特点以及选择应用两个方面进行探讨。

一、机器视觉中光源的特点1.稳定性机器视觉需要对产品进行连续性的检测，因此光源的稳定性非常重要。

如果光源不稳定，那么会导致图像的质量不稳定，从而影响检测的精度。

2.色温在机器视觉中，色温是一个非常重要的因素。

如果光源的色温不合适，那么会导致图像的颜色不真实，从而影响检测的精度。

因此，在机器视觉中选择合适的色温的光源是非常重要的。

3.亮度光源的亮度也是机器视觉中需要考虑的因素之一。

如果光源的亮度太强或者太弱，都会影响到图像的质量和检测的精度。

因此，在选择光源时需要考虑到亮度。

二、机器视觉中光源的选择应用1.白光源白光源是机器视觉中最常用的光源之一。

它的特点是色温较高，亮度较均匀。

在机器视觉中，白光源常常用来检测表面的缺陷、裂痕、污渍等。

2.红外光源红外光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。

它的特点是它可以穿透物体，从而得到物体内部的信息。

在机器视觉中，红外光源常常用来检测电子产品、玻璃制品等内部的缺陷。

3.激光光源激光光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。

它的特点是它可以进行非常精确的测量。

在机器视觉中，激光光源常常用来检测金属制品、精密零件等的尺寸、位置等精度要求较高的项目。

总之，机器视觉中光源的特点和选择应用是非常重要的。

只有选择合适的光源，才能够确保机器视觉的检测精度和效果。

CCD视觉检测设备方案1. 简介CCD（Charge-coupled Device）是一种光电转换器件，广泛应用于图像和视频采集领域。

CCD视觉检测设备以CCD作为核心组件，结合光学系统和信号处理器，可以用于实现精准的图像检测和测量。

本文将介绍CCD视觉检测设备的方案设计及应用。

2. 方案设计2.1 CCD传感器选择在设计CCD视觉检测设备时，选择合适的CCD传感器非常重要。

传感器的分辨率、灵敏度、噪声特性等参数都会直接影响检测设备的性能。

常用的CCD传感器有两种类型：线阵CCD和面阵CCD。

线阵CCD适合用于高速线性扫描，对于长物体的检测效果更好；面阵CCD适合对二维图像进行捕捉，能够提供更清晰的图像。

在选择CCD传感器时，需要考虑应用需求，如检测速度、图像质量、光照条件等，并结合成本因素进行综合考虑。

2.2 光学系统设计光学系统是CCD视觉检测设备中另一个重要的组成部分。

它主要用于聚焦、过滤和衍射等，以确保CCD传感器能够获得清晰的图像。

光学系统的设计包括选择适当的镜头、光源和滤光片等。

镜头的选择需要根据需要的视野范围和焦距来确定。

光源的选择通常考虑应用场景中的光照条件，需要确保光源的稳定性和均匀性。

滤光片的选择可以用于改善图像的质量，如抑制杂散光或增强特定波长的光信号。

2.3 信号处理器选择CCD传感器输出的信号需要经过信号处理器进行处理和分析，以提取有用的信息。

信号处理器通常包括模拟前端电路和数字信号处理模块。

模拟前端电路主要用于信号放大、滤波和去噪等。

合适的模拟前端电路可以提高信噪比和动态范围。

数字信号处理模块主要用于数字图像处理和算法实现。

它可以对图像进行增强、分割、特征提取等操作，以满足实际应用的需求。

在选择信号处理器时，需要考虑处理速度、可编程性和功耗等因素，并与CCD传感器的输出接口兼容。

3. 应用场景CCD视觉检测设备具有广泛的应用场景，包括但不限于以下几个方面：3.1 工业自动化CCD视觉检测设备可以用于工业自动化领域的零部件检测、产品质量检验、物体定位等。

机器视觉光源选择方法
选择机器视觉光源的方法取决于所需的应用和要解决的问题。

以下是一些常见的选择方法：
1. 光源亮度：选择光源时，要考虑所需的亮度级别。

亮度级别取决于要检测的目标的反射特性以及环境中的光照条件。

根据需要，可以选择高亮度的光源或调节光源的亮度。

2. 光源颜色：光源的颜色也是一个重要的选择因素。

不同颜色的光源对不同的物体表面有不同的反射特性。

例如，红外光源适用于红外成像，白光光源适用于一般的机器视觉应用。

3. 光源类型：常见的光源类型包括LED光源和激光光源。

LED
光源通常具有较低的功耗、较长的寿命和较低的成本，适用于大多数机器视觉应用。

激光光源则具有高亮度和窄束宽的特点，适用于需要高精度的测量和定位应用。

4. 光源稳定性：光源的稳定性对于机器视觉系统的准确性和重复性非常重要。

选择具有稳定输出的光源可以减少误差和测量的不确定性。

5. 光源调节能力：某些应用可能需要调节光源的亮度、颜色或其他参数。

因此，选择具有调节功能的光源可以更好地满足特定需求。

6. 光源配置：光源的布置和配置也会对机器视觉系统的性能产生影响。

根据应用需求，可以选择单个光源、多个光源阵列或特定的光源布局。

综上所述，选择机器视觉光源需要考虑多个因素，包括亮度、颜
色、类型、稳定性、调节能力和配置等。

根据具体的应用需求，可以选择最适合的光源。

随着自动化的日益剧增，CCD相机、镜头倍率被提上日程，许多小伙伴们开始被客户问到这个问题，大部分无法很好的回答客户的问题，形成CCD相机、镜头倍率如神一般的存在。

相信很多小伙伴们都查阅了各大网站和资料，看起来算法很麻烦的样子。

可能是基于这个英寸转换问题和对自动化领域相对陌生的原因吧。

今天，测量攻城狮挤出一点时间和大家分享一下CCD相机、镜头倍率的算法，让大家都可以说出个一二。

认识CCD结构：CCD 相机+镜头CCD相机CCD芯片靶面尺寸单位是：mm如上图，假设靶面尺寸是1/4”型号，则靶面对角线是4mm，目镜镜头光学放大倍率是0.5X，显示器尺寸为14英寸。

则显示放大倍率=0.5*14*25.4/4=44.45X假设物镜放大到3X，那么放大倍率=44.45*3=133.35XCCD专业名词及型号选择：首先，要确定工业相机的接口、靶面尺寸和分辨率大小。

打比方是2/3" 工业相机，C接口，500万像素；那么我们可以先确定需要的工业镜头是C接口，最少支持2/3", 500万像素以上。

其次，确定所要达到的视野范围(FOV)和工作距离(WD)，然后根据这两个要求和已知的靶面尺寸计算出工业镜头的焦距(f)。

其计算公式为：焦距f ＝工作距离(WD) ×靶面尺寸( H or V) /视野范围FOV( H or V) 视野范围FOV ( H or V)＝工作距离(WD) ×靶面尺寸( H or V) / 焦距f 视野范围FOV( H or V)＝靶面尺寸( H or V) / 光学倍率工作距离WD = f(焦距)×靶面尺寸/视野范围FOV( H or V) 光学倍率＝靶面尺寸( H or V) /视野范围FOV( H or V) (H代表CCD 靶面水平宽度，V代表CCD靶面垂直高度)。

打比方视野是100*100mm, WD是500mm,先从工作距离确定工业镜头的焦距要在50mm以下,市场上工业镜头焦距一般是12mm, 16mm, 20mm, 25mm, 35mm, 50mm, 75mm。

机器视觉光源概述、对光源的要求一、机器视觉光源概述、对光源的要求机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、IO卡等)。

一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

一个典型的工业机器视觉系统包括:光源、镜头（定焦镜头)、变倍镜头、远心镜头、显微镜头)、相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡）、图像处理软件、监视器、通讯Ⅰ输入输出单元等。

二、为什么要使用光源?目的:将被测物体与背景分离，获取高质量、高对比度的图像，好的光源可以很大程度上减少无关的背景信息，突出被测物体的特征。

重要性:直接影响处理精度和速度，甚至机器视觉系统的成败，优秀的打光工程能够降低算法开发的难度。

三、机器视觉对光源的要求(1)对比度:给被检测物体打光的根本目的就是提高缺陷与背景的对比度，将缺陷凸显出来，便于机器视觉算法进一步处理。

它是光源选择的最重要参考之一。

(2)均匀性;不均匀的照明会给后期的图像处理带来诸多不便，甚至会使得采集的图像变得没有处理的价值。

例如光滑的零件会产生镜面反射，因此会在其表面产生耀眼的光斑，如果缺陷刚好被光斑覆盖，就会出现漏检或者误检的情况。

(3)亮度:亮度太大的话，缺陷可能会被淹没，亮度太小，缺陷的对比度可能也会不明显，打光也就失去了原有的意义，所以要合理选择光源的亮度。

(4)稳定性:是指光源在一个时间范围之内稳定的发光。

(5)成本与寿命:价格很高的不一定是最合适的，也不一定承受的起。

光源的使用寿命越长越好，一来可以减少开支，二来可以减少更换光源带来的系统调整。

四、光学基础光：可见光的色散谱根据波长依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

对应的波长（频率)在下表列出。

绿光波长为500-560nm，黄色波长为580-595nm。

一、選擇CCD關鍵參數：1.精度：根据“视野”与“分辨率” 选择CCD。

“视野” 是指CCD在X 和Y 方向上所能覆盖的范围，而“分辨率”是由1 个像素等于多少mm 来确定的。

以下公式表示了它们的关系。

分辨率= Y 方向的视野(mm) / CCD 在Y 方向上的像素数2.視野：是指CCD 在X 和Y 方向上所能覆盖的范围3.工作距離：WD(工作距离= 镜头顶端与工件之间的距离) 、4.景深：確定產品是靜止的，還是運動的，或者是不同的產品會有高度差。

5.安裝空間：如果空間不足。

可以選擇小型ccd 和側視鏡比較合適。

6.傳輸速度：标准速度的31 万像素CCD 以16.0 ms 的速率传输图像。

相同分辨率的高速CCD 具有4.7 ms 的图像传输速度。

在由于高速生产线而需要更快处理时间的检测中，高速CCD 非常有效7.黑白與彩色CCD的選擇：应根据需要检测什么类型的瑕疵来选择彩色或黑白CCD。

难以与背景区分的瑕疵可能需要使用彩色CCD。

8.軟件調試：光源選擇步驟：一.根据目标材料、形状和应用，从以下三种类型中选择合适的照射方向：镜面反射、漫反射和透射。

(1)镜面反射光从目标上直接反射回CCD。

这种照明在检测玻璃基板等高反射性工件时非常有效。

（2）漫反射光在目标表面反射时向许多方向散射。

这种照明方法在通过反射性包装检测工件时非常有效。

（3）透射从目标背后发出光线，CCD 接收透射的轮廓。

这种方法通常在尺寸检测中使用二. 确定合适的型状一旦根据类型（镜面反射型、漫反射型、透射型）选择了照明方法，即可根据要检测的工件、检测工件的背景及其周围环境选择型号。

按照明类型分类的典型照明设备镜面反射型同轴照明环形照明条形照漫反射型低角度照明环形照明条形照明透射型面照明棒形照明-鏡面反射型的照明最佳旋轉是同軸照明，條件如下：1照明在玻璃表面上反射。

2需要增强玻璃板和背景之间的差异。

3最好对工件实施垂直照明。

4可在目标上方提供一定的空间。

光源主要参数与选型原则一、光源参数光谱：简单地讲，就是光能量在不同频率上的分布。

1，线谱（非连续光谱）：其中又分单色光、复色光，例如激光就是很好的单色光。

2，连续光谱：例如自然光，日光灯发出的荧光。

色温：光源发射光的光谱成分与绝对黑体在某一温度下辐射光谱相同（或最相近）时，绝对黑体的温度就称为该光源的色温。

一般色温高的光源，光谱成分偏蓝，色温低的偏红。

光功率：指单位时间内光源辐射出的各波长光能量总合。

照度场特性：一个光源它有照射范围大小，不同距离上有强弱不同，在特定区域还有不同的照度强弱分布规律。

这些在光源的使用上都要加以考虑。

光谱敏感度（灵敏度）：主要针对CCD，CMOS芯片来说的，指芯片对不同波长光的响应度。

一般的可以查看器件的灵敏度曲线。

光谱光视效率：这个概念与上面光谱敏感度类似，不同的是靠人眼来接收。

指人眼对不同波长光的敏感度。

以波长555nm的绿光对人眼最敏感，规定为1，并以此为参照，统计了其它波长光对人眼的敏感度。

由此定义的人眼对不同波长的敏感度函数称为“视见函数”。

一些其它特性也需要关注：例如外形、体积、重量、寿命（衰减规律）、响应速度等等。

上面是光源的共同属性，在选择时均要加以考虑。

具体应用上，往往是对其某项或某几项要求高，就应该重点关注。

二、光源种类光源种类的区分方式有多种，一般根据发光器件可以分为LED、氙灯、石英灯、高频荧光灯等，根据灯的几何形状分为穹形等、环形灯、方型灯等，而根据发出光线的特征可以分为点光源、线光源、面光源等，根据照射的角度等特性又可以分为直射式、间接式、掠射式、同轴式、平行光等等，目前并没有一个系统的区分方法，而且每一种照明方式都和很多因素有关，使用寿命、体积大小各有不同。

目前一个明显的趋势是，如果可能，即采用LED 或高频荧光灯，特别是LED 光源。

因为LED 效率高，体积小，发热少，功耗低，发光稳定，寿命长，红色LED 寿命可达到10 万小时，而其他颜色可以达到3 万小时，而且通过不同的组合方式可以制造成不同形状和照明方式的光源，例如环形灯、穹形灯、同轴光源、条形灯等等。

做机器视觉，一定会涉及到光源，它在机器视觉中有重要的作用，直接影响到图像的质量，进而影响到系统的性能。

所以我们说光源起到的作用：就是获得对比鲜明的图像。

图像的质量好坏，也就是看图像边缘是否锐利,具体来说：1、将感兴趣部分和其他部分的灰度值差异加大2、尽量消隐不感兴趣部分3、提高信噪比，利于图像处理4、减少因材质、照射角度对成像的影响图像的边缘锐利程度对比常用的有LED光源、卤素灯（光纤光源）、高频荧光灯。

先简单介绍一下后面两种。

卤素灯也叫光纤光源，因为光线是通过光纤传输的，适合小范围的高亮度照明。

它真正发光的是卤素灯炮，功率很大，可达100多瓦。

高亮度卤素灯炮，通过光学反射和一个专门的透镜系统，进一步聚焦提高光源亮度。

卤素灯还有一个名字叫冷光源，因为通过光纤传输之后，出光的这一头是不热的。

适合对环境温度比较敏感的场合，比如二次元量测仪的照明。

但它的缺点就是卤素灯炮寿命只有2000小时左右。

高频荧光灯，发光原理和日光灯类似，只是灯管是工业级产品，并且采用高频电源，也就是光源闪烁的频率远高于相机采集图象的频率，消除图像的闪烁。

适合大面积照明，亮度高，且成本较低。

但需要隔一定时间换灯管一定要进口的才过关，国内的高频做的不行，老有闪烁，国外最快可做到60KHz。

相对来说，目前LED光源最常用。

主要有如下几个特点：1、使用寿命长，10000-30000小时。

2、由于LED光源是采用多颗LED排列而成，可以设计成复杂的结构，实现不同的光源照射角度。

3、有多种颜色可选，包括红、绿、蓝、白，还有红外、紫外。

针对不同检测物体的表面特征和材质，选用不同颜色，也就是不同波长的光源，达到理想效果。

下面我们具体讨论以下LED光源的分类。

LED光源可以分为2大类：一类是正面照明，一类是背面照明。

正面照明用于检测物体表面特征，背面照明用于检测物体轮廓或通明物体的纯净度。

正面光源按照光源结构分，有环形灯、条形灯、同轴灯和方形灯。

线阵相机、镜头及光源的选型线阵相机顾名思义就是取像是成线性的。

它的传感器是成线型的。

举个例⼦：⽐如⾯阵相机的分辨率是640*480就是说这个相机横向有640个像元，纵向有480个像元。

⽽线阵相机分辨率只体现在横向，⽐如2048像素的线阵相机就是说横向有2048个像元，纵向⼤多数为1。

（RGB相机和TDI相机除外）关于线阵相机的传感器70年代⼤多数使⽤的是MOS，⽽从70年代末CCD开始迅速发展，⼀直到现在也是主流，CMOS⼤概是在80年代中期开始出现的，但是随着技术的发展CCD的取像速度要低于CMOS，⽽且直到2010年以前CMOS的传感器价格要⾼于CCD，从2010年以后⼏家主要的相机制造商都已经⼤⼒开发CMOS的相机了，并且也得到了不少的实际应⽤。

鄙⼈认为，以后的线阵相机主流将是CMOS的传感器。

（这两种传感器的优缺点⼤家可以到⽹上找，主要是取像速度和敏感度的差异）线阵相机的⼏个重要参数:1. resolution: 像素数，传感器上有多少个像元。

2. MAX DATA RATE（应该叫相机时钟吧）：意思是相机每秒可以采取最⼤的数据量3. Linerate ⾏频：意思是每秒钟相机最⼤可以采取多少⾏影像⽐如像素为8192*1， data rate为160Mhz, 那么此相机的⾏频就是160M/8192= 19000line/sec每秒钟最⼤可以取像19000⾏，横向为8192pixel,纵向为19000pixel, 1秒钟取得的这幅图像⼤⼩⼤概为160M还有就是像元的⼤⼩和镜头的尺⼨。

⼀般ccd的像元⼤⼩最⼩为5um，再⼩好像做不出来，⽽且感光度也差，cmos的像元可以⽐ccd⼩近⼀倍。

相机的选择⼗分重要，直接关系到整体设备的成本，像素多就要采⽤⼤的镜头，数据量⼤就要采⽤传输率⼤的数据线，还需要图像处理卡，数据量⼤对运算要求也⾼，对计算机的要求也⾼。

还是以⽬前的主流CCD相机为例⼦吧，由于相机的取像速度有限，⼀般每个tap最多能取得60M的数据，所以⽬前告诉的相机都采⽤多tap的处理⽅式，⼀般每个tap为40M，拿160M的相机为例就是有4个tap ,每个tap的取像为40M，40M*4=160Mhz, 当然也有single-tap(1), dual-tap(2), triple-tap(3),octal-tap（8）之分，⽬前ccd的取像速度都低于400M，⽽cmos⽬前最⾼可以到1.6Ghz(以后可能会更⾼）相机的输出⽅式也有多种，8bit,10bit,12bit, 我主要了解的就是8bit ⿊⽩256进制影像。

CCD机器视觉光源选型案例近年来，随着机器视觉技术的不断发展和应用领域的不断扩大，CCD机器视觉光源的选择也变得越来越重要。

本文将以一个CCD机器视觉光源选型案例为例，从背景分析、需求分析、方案选择和实施评估四个方面进行讨论。

背景分析：汽车制造厂商生产线上的一个检测工位需要进行外观缺陷检测，该工位采用了CCD机器视觉技术。

然而，由于光线的不稳定性，该工位的检测结果存在较大的误差，需要替换光源以提高检测准确性。

因此，需要选择一种适合的CCD机器视觉光源。

需求分析：考虑到汽车外观的特殊性，对于光源的要求较高，需要具备以下特点：1.高亮度：能够提供足够的光亮度，确保CCD相机能够捕捉到高质量的图像。

2.均匀光照：能够提供均匀的光照，避免图像中出现阴影或明暗差异。

3.色温可调：能够根据具体的检测需求，调整光源的色温，以获得清晰的图像。

4.长寿命：能够长时间稳定工作，减少维护成本。

5.安全性：能够避免对工作人员或设备的二次污染。

方案选择：根据以上需求，我们可以选择一种适合的CCD机器视觉光源：1.LED光源：LED光源具有高亮度、均匀光照、调节色温和长寿命的特点。

2.滤光片：适用于外观缺陷检测的滤光片能够提供良好的颜色鉴别效果。

实施评估：在选择了LED光源和适用的滤光片后，需要进行实际效果的评估：1.测试光亮度：使用光度计对LED光源进行测试，检查其亮度是否能满足要求。

2.校正颜色温度：在实际工作环境中，根据具体的检测要求，调整LED光源的色温，观察图像质量的变化。

3.检测准确性评估：使用CCD相机进行外观缺陷检测，比较使用LED 光源前后的检测结果差异，评估LED光源对于检测准确性的影响。

4.维护成本评估：观察LED光源的使用寿命和维护成本，与之前的光源进行对比，评估其在长期使用中的经济性。

通过以上评估，可以得出以下结论：1.LED光源能够提供高质量的光亮度和均匀光照，能满足外观缺陷检测的要求。

2.调节LED光源的色温可以改善图像的清晰度和颜色鉴别效果。

一、机器视觉的技术范围①技术层次：底层基础元件和材料、图像和视觉核心算法、视觉硬件和系统（含照明）、软件开发环境。

②系统流程：取像，分析，结果输出。

③部件与系统软、硬件：A、照明、光学元件、镜头、相机、图像采集卡B、工具软件C、智能相机。

④相关技术：运动控制、机器人、通讯。

二、镜头基本概念①视野 (FOV)图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。

②最大/最小工作距离（Work Distance）从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。

③景深（Depth Of Field）在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。

④畸变几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不同位置上的放大率存在的差异。

几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。

如枕形或桶形失真。

⑤成像面可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面。

⑥光圈与F值光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。

表达光圈大小我们是用F值，如f1.4，f2，f2.8 etc。

⑦焦距焦距是像方主面到像方焦点的距离，如16mm， 25mm。

⑧分辨率测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。

选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。

三、镜头的分类1、按照等效焦距分为①广角镜头：等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。

特点是最小工作距离短，景深大，视角大。

常常表现为桶形畸变。

②中焦距镜头：焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。

通常情况下畸变校正较好。

③长焦距镜头：等效焦距超过200mm的镜头。

工作距离长，放大比大，畸变常常表现为枕形状畸变。

2、按照功能分①变焦距镜头：镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变②定焦距镜头：镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。

聚焦位置和光圈可以调节③定光圈镜头：光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节3、按照用途分①微距镜头（或者成为显微镜头）：用于拍摄较小的目标具有很大的放大比②远心镜头：包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。