文档介绍：为什么要使用光源机器视觉系统的核心是图像采集和处理。所有信息均来源于图像之中,图像本身的质量对整个视觉系统极为关键。而光源则是影响机器视觉系统图像质量的重要因素,照明对输入数据的影响至少占到 30 %。通过适当的光源照明设计,使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离,可以大大降低图像处理算法分割、识别的难度,同时提高系统的定位、测量精度,使系统的可靠性和综合性能得到提高。反之,如果光源设计不当,会导致在图像处理算法设计和成像系统设计中事倍功半。因此,光源及光学系统设计的成败是决定系统成败的首要因素。在机器视觉系统中,光源的作用至少有以下几种: 照亮目标,提高目标亮度; 形成最有利于图像处理的成像效果; 克服环境光干扰,保证图像的稳定性; 用作测量的工具或参照。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要设计相应的照明装置,以达到最佳效果。机器视觉系统的光源的价值也正在于此。镜头基本构成常见的以成像为目的的镜头,可以分为透镜组和光阑两部分。■透镜单个透镜是进行光束变换的基本单元。常见的有凸透镜和凹透镜两种,凸透镜对光线具有会聚作用,也称为会聚透镜或正透镜;凹透镜对光线具有发散作用,也称为发散透镜或负透镜。镜头设计中常常将这两类透镜结合使用,校正各种像差和失真,以达到满意的成像效果。■光阑光阑的作用就是约束进入镜头的光束成分。使有益的光束进入镜头成像,而有害的光束不能进入镜头。根据光阑设置的目的不同,光阑又可以进一步细分为以下几种: 孔径光阑:它决定了进入镜头的成像光束的多寡(口径)。从而决定了镜头成像面的亮度,是镜头的关键部件之一。通常讲的“调节光圈”,就是调节孔径光阑的口径,从而改变成像面的亮度。视场光阑:它限制、约束着镜头的成像范围。镜头的成像范围可能受一系列物理的边框、边界约束,因此实际镜头大多存在多个视场光阑。例如,每个单透镜的边框都能限制斜入射的光束,因此它们都可以算作视场光阑; CCD 、 CMOS 或者其它感光器件的物理边界也限制了有效成像的范围,因此这些边界也是视场光阑。消杂光光阑:为限制杂散光到达像面而设置的光阑。镜头成像的过程中,除了正常的成像光束能到达像面外,仍有一部分非成像光束也到达像面,它们被统称为杂散光。杂散光对成像来说是非常有害的,相对于成像光束它们就是干扰、噪声,它们的存在降低了成像面的对比度,降低了系统的传函。为了减少杂散光的影响,可以在设计过程中设置光阑来吸收阻挡杂散光到达像面,为此目的而引入的光阑都称为消杂光光阑。一般地可以这样理解,透镜和光阑都是镜头的重要光学功能单元,透镜侧重于光束的变换(例如实现一定的组合焦距、减少像差等),光阑侧重于光束的取舍约束。镜头主要参数焦距焦距( f’):概念上讲,无限远目标的轴上共轭点是镜头的(像方)焦点,而此焦点到( 像方) 主面的距离称为焦距。焦距描述了镜头的基本成像规律:在不同物距上, 目标的成像位置和成像大小由焦距决定。■光圈/ 相对孔径光圈和相对孔径是两个相关概念,相对孔径(通常用 D/f ’表示)是镜头入瞳直径与焦距的比值;而光圈(通常用 F 表示)是相对孔径的倒数。■视场/ 视场角视场和视场角是相似概念,它们都是用来衡量镜头成像范围的。在远距离成像中,例如望远镜、航拍镜头等场合,镜头的成像范围常用视场角来衡量,用成像最大范