1印刷字符与高低角度照明

通常物体表面上的字符有两种不同的打印方式：印刷式或刻字式，本次说明的是在前向高低角度照明条件下的字符检测结果。不同的打印字符方式，造成待测部分表面机理的不同特性。因此对于这两种字符的检测，虽然同样是采用前向光照明。但一般印刷式应采用高角度照明，而刻字式则采用低角度照明。下面是芯片表面印刷文字的照明效果：前一种照明采用的是高角度照明，后一种采用低角度照明。

高角度照明

低角度照明

从图中可以看到对于检测印刷字符,低角度照明的图像质量要好于高角度照明的图像质量，原因如下：当采用高角度照明时，由于芯片上的文字是印刷上去的，所以当光线照射上去的时候光线都反射出去了，进入到CCD相机的光线很少。而其他光滑部分，光线很多都反射进CCD相机中了。但采用低角度照明的时候，由于光源的角度很低照射到文字上,通过文字的反射进入CCD相机中的光线就非常多，而光滑的表面的反射光线几乎都被散射掉了，根本无法反射到CCD相机中。所以一般芯片表面的印刷文字一般用低角度照明方式。

但有的场合高角度照明和低角度照明得到的图像效果相似,这是因为在前向照明方式中，所选的光源有直接和间接之分。有些情况下需要采用暗场照明。由于光线通过漫反射板后光线四处散射，所以光线是从不同角度照射到芯片文字上的，这样就会有相对多的光线进入CCD，从而有低角度的照明效果。但是这样的照明效果远不如明视野低角度照明的效果。

2圆柱物与平行光、漫反光照明

在机器视觉应用中，经常会碰到圆柱形检测目标。例如啤酒瓶、电池壳、钢管、易拉罐、轴、香烟等等，也会遇到其他形状的曲面，例如球面或其它不规则形状。这些曲面在照明时，有一个共同的特点，就是会产生反光，类似于有风时的湖面，杂散的波面产生粼粼波光，虽然这是摄影家镜头下的美景，但是对于机器视觉的应用却是一个难题，会影响到检测方法的稳定性，而且对于曲面上的文字或特征进行处理时，图像的视差和畸变会对处理方法提出特殊的要求。

根据几何光学的最基本定律：光线的反射角等于入射角，由于柱面的法线是连续变化的，对于很多入射角度的光线，会因为光线反射到摄像机镜头而产生反光亮点(斑)。不论照明光源的角度如何调整，总有部分光线反射到镜头内。这正是所要避免的。而希望能够使表面特征(缺陷、字符等)散射的光线进入镜头成像，避开直接反射的光线，从而提高对比度，并且得到均匀照明的图像。从侧面照明，由于曲面方向连续变化，总有一部分光线进入视场，目前采用的照明方法中有两种可以解决反光的问题，第一种是使反射光不能进入镜头，第二种是控制反光，使反射进入镜头成像的光线分布均匀。

平行光照明

如图所示，在沿轴向使用平行光照明，适当控制光线的入射角度，使反射光不能直接进入镜头，而是被柱面反射到其他方向。一般情况下，入射角不应小于45度。大多数应用中，需要使用两个光源，右边的光源照明左半部分，左光源照明右半部分，中间有一定重叠，这样可同时保证照明的均匀性。对于较小的目标，只用一个光源就能满足要求，只是照明的均匀程度不如两个光源对射的照明效果。近似平行光从沿轴方向以一定角度入射，使反光不能进入镜头，只有缺陷或被测特征引起的散射光进入镜头成像。

漫反射照明

第二种方法如图所示，使用漫散光照明。其基本原理是如果能够使各个方向进入镜头的反射光均匀，那么反射光引起的反射斑就被消除了。这类似于积分球的工作原理。如果一个表面从任意角度观察，亮度都是一样的，用一束平行光照明，不管从哪个方向或角度入射或从哪个角度观察，该表面都是被均匀照明的，但是在现实中这种表面是很少见的。另一个极端的情况是表面是镜面，反射光的方向是非常确定的。如果此时照明光线以球状分布从各个方向均匀入射，那么，不管我们从哪个方向观察，接收到的光线是一样多的，也就是说，亮度是均匀的，这种情况下也不产生反光斑。对于柱状物体，这就要求光源的发光面同样是柱面的，发出均匀的漫射光，而且和被测物体共轴。显而易见，这种光源的设计和制造都是比较复杂的。需要指出的是，漫反射照明方法产生的图像对比度比第一种方法低，因为尽管这些反射光的分布是均匀的，但这些光线还是直接经表面反射进入镜头成像。而第一种方法中，只有被检缺陷产生的散射光进入镜头参与成像。