3.4.3　光源选择指标

机器视觉系统在选择光源时，一般需要考虑以下四项指标要求。

（1）亮度

亮度是机器视觉系统对光源最基本和最重要的要求。工作面的亮度至少应稍高于周围环境的亮度。当亮度不足时，可能会出现以下三种情况：

①CCD的信噪比低。由于光源的亮度不够，图像的对比度必然不够，噪声对结果的影响也随即增大。

②自然光等随机光对系统的影响会很大。

③为提升亮度，必然要加大光圈，从而减小景深。

因此，在给机器视觉系统选取光源时，首先应当考虑光源的亮度是否符合检测要求。

（2）对比度

对比度指在特征区域与其周围的区域之间有足够的度量区别。对比度与光源的亮度、颜色和待测面的反射率有关。如果两个反射面具有相似的反射率，则它们的对比度将非常低，反之则会有比较高的对比度。作为光源的设计者，能够控制的因素是光源的亮度和颜色。通过调整光源的亮度并选择合适的光源颜色（如使用红色LED光源可获得较理想的灰度图像），使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，从而方便特征的区分。

（3）均匀性

光源的均匀性主要取决于LED的制造和封装工艺。一般而言，机器视觉系统中摄像头视野范围内的区域应该有足够均匀的反射光，不均匀的反射光会造成系统成像质量下降。图像中暗区域产生的原因是缺少反射光，而亮区域则是此处反射光太强所致，均匀的光源会补偿物体表面的角度变化，即使物体表面的几何形状不同，光源在各部分的反射也是均匀的。

（4）鲁棒性

光源的鲁棒性是测试光源是否对位置变化敏感的一个指标，它与光源的亮度、对比度、均匀度都有紧密的联系。一般要求将光源放置在摄像头视野的不同区域或不同角度时，图像的变化应非常小。此外，光源在实际工作中的效果与其在实验室中的效果应该保持一致。

实践思考

（1）有一张关于某个场景的图像，假设该场景中所有物体的反射率都减小为原来的一半，而入射光的照射强度增大为原来的两倍，则新获得的图像与原始图像会有何不同？

（2）如果一个组合透镜由两个焦距分别是f 1 和f 2 的薄透镜组成，那么该组合透镜的焦距是多少？

（3）除了本章介绍的像差，还有哪些像差？它们产生的原因是什么？