有經(jīng)驗的機器視覺工程師都會認(rèn)可這樣一句話：機器視覺項目的成敗在于能否得到一張打光優(yōu)秀的圖片。如果采集到的圖片本身“質(zhì)量”很差，那么接來下的圖像處理工作就會困難重重。

由于項目的需求以及光源廠商的努力，目前機器視覺光源的類型可以說十分豐富，例如條光、背光、平行背光、同軸光、點光、隧道光、碗光、環(huán)形光、球形光、條形聚光等。根據(jù)光的波長和顏色，又可以分為X光、藍(lán)光、紅光、白光、紅外光等。

網(wǎng)上關(guān)于光源選型方面的資料多如牛毛，我不想再重復(fù)，我想說點其他的。

在光源大家族中，有一種光最為靈活多變，它就是環(huán)形光。環(huán)形光有低角度環(huán)形光、高角度環(huán)形光等不同類型，例如0°環(huán)形光、30°環(huán)形光、45°環(huán)形光、60°環(huán)形光、90°環(huán)形光等。

不同的資料對于這個環(huán)光的“角度”定義不同，有的指“光源照射方向與水平面的夾角”，有的指“光源照射方向與鏡頭光軸（一般是豎直方向）的夾角”。本文采用后一種定義方式來描述。

為什么說環(huán)形光的花樣多呢？因為它的口徑可以不同、它的“角度”可以不同、它的光的顏色可以不同、它的安裝高度也可以不同（其他光源安裝高度不同差異一般不會有這么大）。

下面我以拍攝鏡頭模組為例，采用不同“角度”的環(huán)形光，沿著鏡頭光軸方向在不同高度分別采集圖像，大家可以觀察圖像的特點與變化。

（這是一個手機鏡頭模組，高約6mm，中間有一塊透明的有劃傷的玻璃鏡片）

注意：以下每一系列組圖中，光源的高度都是從高到低不斷往下移的。

①90°環(huán)形光（即光源照射方向與豎直方向成90°的環(huán)形光）

②30°環(huán)形光

如果你讀到了這里，不妨停下來想想，為什么用不同角度、不同高度的環(huán)形光照明，圖像會有這樣的差異呢？

其核心就一點：始終抓住有哪些光被反射之后，沿著豎直方向被相機捕捉到了。物體在相機中成了像，是因為物體表面有光反射進了相機，這些光被相機捕捉到從而成了像。

如果想提高光源選型的能力，深刻理解上面這兩句話是十分必要的。

在只有光源而暫時沒有相機的時候，如何猜測相機采集到的圖像是什么樣的呢？我有一個小技巧：把頭伸到被測物正上方，從上往下豎直觀察被測物的打光情況。為什么要以這個姿勢觀察呢？因為相機也是以這個姿勢“觀察”被測物的。

從上面的兩組圖片可以看出，如果想檢測模組的鏡片劃傷，在合適的高度用90°環(huán)形光打光，能得到一張高質(zhì)量的易于處理的圖片。但這是最佳的方案嗎？未必。

我們用背光試試：

劃傷一覽無余，很好地從背景里被分割出來了。當(dāng)然，對于這種檢測并不是說背光就一定優(yōu)于90°環(huán)光，因為很多時候，由于現(xiàn)場條件的限制，是沒有辦法放置背光的。

我順手拍了一張同軸光打光的，順便也貼上來：

同軸光源一般比較貴，它之所以貴我猜測一方面是因為它發(fā)出的是平行光，另一方面是因為它內(nèi)部的那個45°的“半透半反”裝置需要較高的裝配精度。

觀察上面的同軸光打光的圖片，可以發(fā)現(xiàn)，用同軸光拍的圖片一般看起來比較“平庸”。同軸光能夠凸顯物體表面的不平整，克服表面反光造成的干擾。

這些是由同軸光的特性決定的：同軸光最終照到被測物上的是豎直向下的光，光經(jīng)物體反射后，只有豎直往上的反射光才能通過同軸光的“半透半反”裝置豎直進入相機（因此反光不見了，因為反光折射到其他方向去了，沒有射入相機）。

另外，很多人在應(yīng)用中應(yīng)該發(fā)現(xiàn)了，在相機鏡頭參數(shù)、安裝高度等其他條件一致時，把同軸光源調(diào)到最亮去打光，得到的圖片一般亮度也很低，這是為什么呢？這是因為同軸光從發(fā)出光到光最終被相機捕捉到，它經(jīng)歷了兩次“半透半反”的過程，光源的亮度有極大的損失。

文末我再把之前的兩句話重復(fù)一下：

始終抓住有哪些光被反射之后，沿著光軸方向被相機捕捉到了。物體在相機中成了像，是因為物體表面有光反射進了相機，這些光被相機捕捉到從而成了像。