机器视觉光源：精细成像的幕后导演在机器视觉系统中，光源绝非简单的“点亮”环节，而是决定成像质量的重要变量。它如同一位精密的灯光导演，通过科学的光影调度，将目标对象的物理特征转化为高对比度、低噪声的数字图像，为后续的算法识别奠定无可替代的基础。光源的重要使命在于主动塑造视觉信息——通过精确控制光的波长、角度、强度与均匀性，使待检特征（如微米级划痕、亚像素边缘或透明材质内部结构）在复杂背景中清晰“跃出”，同时有效抑制环境光干扰、反射眩光等成像干扰源。从电路板上微米级焊点的自动复检，到药瓶标签印刷质量的飞速甄别，再到汽车零件装配完整性的在线判断，光源默默奠定着每一次可靠“看见”的基础。在高速三维扫描中，结构光光源甚至能主动投射编码图案，为深度感知提供关键信息。可以说，在机器视觉的慧眼背后，正是光源这束“智慧之光”在精细描绘世界的细节，无声驱动着自动化与智能化的车轮滚滚向前。高角度光突显物体表面纹理特征。杭州光源红外
光源均匀性：概念、重要性及评估方法光源均匀性是衡量照明场光强分布一致性（均匀程度）的关键指标，对机器视觉检测精度至关重要，尤其在进行定量测量（如尺寸、色度）或大面积检测时。不均匀照明会导致图像不同区域亮度差异：过亮区域可能饱和丢失细节，过暗区域信噪比差难以分析，这种亮度梯度会被误判为物体本身的特征变化（如厚度不均、颜色渐变），严重影响检测结果的一致性和可靠性。均匀性通常定义为：Uniformity=[1-(Max-Min)/(Max+Min)]*100%，其中Max和Min是测量区域内多个采样点的亮度值。理想值为100%，工业应用中通常要求>80%甚至>90%。评估均匀性需要使用光强计或经校准的参考相机，在设定的工作距离下，在有效照明区域内按网格（如5x5或9x9）测量多个点的亮度值，然后计算。影响均匀性的因素众多：LED个体的亮度/色温差异、排列密度、光学设计（透镜、漫射板）的质量与老化、供电稳定性、结构遮挡、距离变化等。改善均匀性的方法包括：选用高质均光板（如乳白亚克力、匀光膜）、优化LED排布（增加密度、交错排列）、采用积分球原理（穹顶光）、精确控制光源距离、定期校准维护。在系统设计阶段就必须将均匀性作为重要参数进行验证和优化。
舟山条形光源远心平行同轴卤素灯提供全光谱连续光。
红外（IR）与紫外（UV）光源：超越可见光的探测机器视觉不仅局限于可见光谱（~400-700nm），利用红外（IR，>700nm）和紫外（UV，<400nm）光源能揭示物体在可见光下无法观测的特征，解决特殊检测难题。红外光源（常用波段：850nm,940nm）：其穿透性可用于检测透明/半透明材料（塑料薄膜、玻璃）的内部缺陷、分层、异物或液位；对某些材料（如特定油墨、塑料、织物）具有不一样的效果（如检测包装内容物）；利用热辐射差异进行基础热成像（非制冷型）；在安防领域用于夜视（配合IR敏感相机）。选择IR光源需匹配相机的IR响应灵敏度，并注意可见光泄露的滤除。紫外光源：重要应用是激发荧光（Fluorescence）。许多物质（如生物标记物、防伪油墨、特定污染物、胶水、清洁剂残留）在UV照射下会发出特定波长的可见荧光，使其在暗背景下显现，灵敏度极高，用于缺陷检测（裂纹、残留物）、防伪验证、生物医学分析；UV还能使某些材料（如塑料、涂层）产生可见的自身荧光或揭示老化痕迹；短波UV（UVC）有时用于表面杀菌验证。UV应用需注意安全防护（防眼睛/皮肤暴露）和光学材料（透镜、滤光片）的UV兼容性。IR/UV光源扩展了机器视觉的感知边界，为特殊应用提供独特解决方案。
光源色（波长）选择策略光源的颜色（即发射光谱的中心波长）是机器视觉照明设计中至关重要的策略性选择，直接影响目标特征与背景的对比度。选择依据的重点是被测物颜色及其光学特性：互补色原理：照射的颜色与物体颜色互为补色时，物体吸收多光而显得暗，背景（若反射该光）则亮，从而大化对比度。例如，用红光照射绿色物体，绿色物体会吸收红光（显得暗），而白色背景反射红光（显得亮）；反之，用绿光照射红色物体亦然。同色增强：有时用与物体颜色相近的光照射，能增强该颜色的饱和度（如蓝光照射蓝色标签）。特定波长响应：某些材料对特定波长有独特吸收/反射/荧光特性（如红外穿透塑料、紫外激发荧光）。滤镜协同：结合相机前的带通滤镜，只允许特定波长的光进入相机，可有效抑制环境光干扰并增强目标光信号。常用单色光源波长包括：红光（630-660nm）：通用性好，穿透雾霾略强，对金属划痕敏感；绿光（520-530nm）：人眼敏感，相机量子效率高，常用于高分辨率检测；蓝光：对细微纹理、划痕敏感（短波长衍射效应弱），常用于精密检测；白光：提供全光谱信息，适用于颜色检测、多特征综合判断。选择时需考虑相机传感器的光谱响应曲线，确保所选波长能被相机有效捕捉。环形光源为定位检测提供均匀照明。
技术持续演进，主要趋势体现在：更高亮度与效率：LED芯片技术（如倒装芯片、COB封装、新材料如GaN-on-Si）不断提升光效（lm/W），在更小体积/功耗下提供更强照明，满足高速、高分辨率检测需求。更智能与集成化：光源控制器集成更强大的处理能力和通信协议（如IO-Link, OPC UA），实现更复杂的照明序列控制、状态监测、预测性维护和与AI视觉系统的深度协同。波长拓展与定制：更多特殊波长LED（深紫外DUV、特定红外波段）商业化，满足新兴应用；定制化光谱输出成为可能。微型化与模块化：光源尺寸持续缩小以适应紧凑空间（如内窥镜、微型传感器、消费电子产品检测），模块化设计便于快速组合与更换。计算照明（Computational Lighting）：结合可控光源和算法，主动优化照明模式（如结构光变种、自适应照明）以比较好方式揭示特定特征，超越被动照明。多模态融合：光源与其他传感技术（如热成像、3D激光扫描）集成，提供更覆盖的信息。成本优化：随着技术成熟和规模化，高性能光源成本持续下降，拓宽应用范围。可持续性：更高能效、更长寿命、可回收材料设计日益重视。这些发展将推动机器视觉在更复杂场景（如弱光、强干扰、微观世界）中实现更智能、更精细的感知。LED光源寿命长且响应快。湖北高亮大功率环形光源远心平行同轴
环形光源提供均匀照明用于精确定位。杭州光源红外
频闪照明技术：冻结高速运动与提升信噪比频闪是机器视觉中用于冻结高速运动物体和在连续运动中获取清晰图像的照明技术。其原理是让光源在极短的时间内（微秒至毫秒级）爆发出远高于其额定连续功率的瞬时超高亮度脉冲。这个脉冲的开启时间（脉宽）与相机的曝光时间严格同步。关键优势在于：消除运动模糊：极短的闪光时间（远小于物体在像面上移动一个像素所需时间）有效“冻结”了高速运动的物体，获得清晰图像；提高有效信噪比（SNR）：在极短曝光时间内提供超高瞬时亮度，使相机传感器收集到足够光子，克服了短曝光时间导致的光子不足问题；降低功耗与热负荷：光源大部分时间处于关闭或低功率状态，只在需要时瞬间高功率工作，平均功耗和发热低于连续高亮照明；抑制环境光干扰：在黑暗或低环境光条件下，频闪是主要光源，环境光贡献极小；在明亮环境下，可通过提高频闪亮度与环境光竞争。实现频闪需要快速响应光源（LED是理想选择）和精确的同步控制器。控制器接收来自编码器或传感器的触发信号，精确控制频闪的起始时刻、持续时间（脉宽）和强度，确保闪光覆盖相机整个曝光窗口。频闪广泛应用于生产线上的高速检测（如瓶罐、包装、电子元件组装）和运动物体跟踪。杭州光源红外
