機器視覺光源的顏色選擇

機器視覺光源的顏色選擇

機器視覺常用的光源顏色有白色、藍色、紅色、綠色、紅外光、紫外光，這六種顏色。那么這六種光源顏色有什么區別及用途呢？機器視覺光源的顏色又應該如何選擇呢？

1.    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，在拍攝彩色圖像時使用更多。

 2.    藍色光源（B）：

  藍色光源波長在430-480之間，適用產品：銀色背景產品（如鈑金，車加工件等）、薄膜上金屬印刷品。

  3.    紅色光源（R）：

  紅色光源的波長通常在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，透光膜厚度檢測等，采用紅色光源更能提高對比度。

  4.    綠色光源（G）：

  綠色光源波長510-530，介于紅色與藍色之間，主要針對產品：紅色背景產品，銀色背景產品（如鈑金，車加工件等）。

  5.    紅外光（IR）

  紅外光的波長一般為780-1400，紅外光屬于不可見光，其透過力強。一般用于LCD屏檢測等。

  6.    紫外光（UV）:

  紫外光的波長一般為190-400，其穿透力強，主要用于觸摸屏ITO檢測、布料表面破損、點膠溢膠檢測等方面，金屬表面劃痕檢測等

生活中看到某個物體呈現某種顏色，是因為物體表面反射了該對應的光譜。

視覺應用中，為目標顏色合理地選擇光源的顏色有利于降低算法難度、提高系統穩定性。

同類色

同類色指色相性質相同，但色度有深淺之分。

是色相環中15°夾角內的顏色。

如深紅與淺紅，深藍與淺藍。

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。

是色相環中，凡在60度范圍之內的顏色都屬鄰近色的范圍

互補色/對比色

有非常強烈的對比度，在顏色飽和度很高的情況下，可以創建很多十分震撼的視覺效果。

例如橙和藍、紅和綠、黃和紫。

在色相環中每一個顏色對面(180度對角)的顏色。

類似色

類似色是指在色輪上相鄰的三個顏色。

在色輪上90度角內的色統稱為類似色。

例如紅－紅橙－橙、黃－黃綠－綠、青－青紫－紫等均為類似色。

光源顏色的選擇

基于以上顏色理論，如果要將目標打成白色需要選用同類色，如果要目標打成黑色需要選用互補色。

合理選擇光源顏色可以使特征和背景之間產生較大的灰度差別。一把情況下，如果使用黑白相機，對被測物體的顏色沒有特殊要求的情況下，紅色是比較好的選擇。

紅色LED壽命長、穩定、價格低。通常ccd對紅光比較敏感。

波長越長，穿透能力越強。紅外的穿透能力強，適合檢測透光性差的物體，如棕色口服液雜質檢測。

波長越短，擴散能力越強。紫外對表面的細微特征敏感，適合檢測對比不夠明顯的地方，如食用油瓶上的文字檢測。表面瑕疵檢測一般使用藍光。

不同波長的光線聚焦點不一樣，可以參照彩虹形成的原理。在圖像中心區域，不用顏色形成的光斑是同心圓。向圖像邊緣移動時會產生彩虹效應，目標特征將在更大區域上成像，會導致對比度降低。對像素較小的相機影響更嚴重。

波長為380—780nm的電磁波為可見光?？梢姽馔高^三棱鏡可以呈現出紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的光譜。紅色光波最長，640—780nm；紫色光波最短，380—430nm。

紅640—780nm，

紅640—780nm

橙640—610nm

黃610—530nm

綠505—525nm

藍505—470nm

紫470—380nm

[視覺光源]的類型種類繁多，選擇合理的光源顏色可以使特征和周圍區域產生足夠的灰度值差別。在選擇視覺光源的時候會涉及到光源的角度、形狀、亮度、顏色等諸多參數，為了更大程度的區別被觀察物體和背景，通常選擇顏色互補的光源。

選擇合理的視覺光源顏色可以使特征和周圍背景區域產生足夠大的灰度值差別，一般情況下，如果使用黑白相機，又對被測物體的顏色選擇沒有特殊的要求，紅色是比較合適的選擇。因為紅色LED壽命長、穩定、價格低廉，更重要的是紅色LED的波長更接近傳感器的靈敏度峰值，而通常的CCD對紫色、藍色的光敏感程度沒有紅光強。

如果進行彩色成像，則通?？紤]使用白色視覺光源。白色LED光源的制造有幾種方法，一種是使用白色LED制造，發光管內部有藍色發光芯片與受到激發后發出黃色的熒光粉，發出的光按一定比例疊加到一起，看起來形成了白色光源，這是較為常見的制造形式。這種形式的光源只能通過調節供電電壓或電流來改變LED發光強度、顏色是恒定不變的。

另一種方法是使用紅綠藍三種不同顏色的LED，按某種順序或方式在視覺光源上進行排列，并分別控制每種顏色的度，使用相對方便。此種方法通常使用四個單色RGGB顆粒進行排列，所以其中的綠色分量通常會比較足。

我們通常所見的彩色顯示器、彩色電視機、手機屏等顯示設備，也是基于RGGB此種方式進行排列的。之所以多加一個綠色的G通量，是因為人眼對綠色光源（波長555nm）較為敏感。

機器視覺應用中需要注意目標顏色與視覺光源顏色的搭配，搭配合理，則可以降低算法難度，提高系統穩定性。生活中，我們看到某個物體成某種顏色，是因為其反射了對應的光譜。

即如果目標是紅色的，如果是白色的光照射或者是紅色的光照射，都有紅色的光返回，那么在黑白相機中將會是白色的。如果是藍色的光來拍攝，則沒有紅色的光可以反射，那么其將會是黑色的。

基于這樣的理論，我們拍攝物體時，如果要將某種顏色的成像打成白色，那么就得使用與此顏色相同或相似的光源（光的波長一樣或接近），而如果要將目標圖像打成黑色，則需要選擇與目標顏色波長差較大的光源。