挑選光源的方法
近年來，由於製造技術的發達讓各式各樣的產品能夠在短時間內大量生產的原因，「產品檢查」已變成高標準化的要求、檢查速度及新人教育的困難到僅靠人工的目視檢查是追趕不上的了。
取代目視檢查，已經轉變成用工業用相機、鏡頭所拍攝的影像資料來檢查產品有無不良之類的機器視覺(畫像處理裝置)。
機器視覺能夠24小時稼働，因為是程序操作所以檢查結果的偏差可以降低等多項優勢，然並非只要架設好相機就可以的。
事實上人的眼睛是非常優秀的，能夠依照與產品的距離或看的視角來調整焦點，從明處到暗處都可以輕鬆辨別，能夠臨機應變地俯視全體或近看狹小的範圍。
相對於機器視角，在很多情況下，運來的產品用固定的相機、鏡頭及照明拍出的一張影像，若影像上的不良處沒有被清楚的照出來的話，就無法正確地判別其合格與否。
何謂好的影像？
圓筒狀的罐子上面印著鳥的照片。
以鏡頭+相機+燈光的組合去試著拍攝影像。
好及不好的影像有什麼樣差別呢？
VST所認為的好的影像的條件大致分為4點。
- ❶ 光學解析度
- ❷ 聚焦
- ❸ 對比
- ❹ 亮度的均勻性
在取得好的影像，相機+鏡頭+燈光組合的四大重點來看看NG的例子吧。
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❶ 光學解析度
光學解析度差的話就「看不到到想看」的物件。
要變成好的影像的話
選擇解析度和想檢測的精確度相符的相機和鏡頭。
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❷ 聚焦
無法聚焦的話就會變成整體是模糊的畫面。
要變成好的影像的話
用聚焦或光源的亮度等去做景深的調整，最為基本的是要能聚焦拍攝物件。（也有故意拍模糊的情況）
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❸ 對比
白與黑的明暗不明確，影像不清晰。
要變成好的影像的話
需要調整燈光的亮度或按快門速度，分清楚想強調及不想強調的部份。
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❹ 亮度的均勻性
上、下、左、右的燈光沒有相對應，部分燈光被反射，顯得太亮。
要變成好的影像的話
需要在最適當的位置上投射合乎拍攝物件的燈光。
- ❶ 光學解析度
- ❷ 聚焦
- ❸ 對比
- ❹ 亮度的均勻性
綜合考慮這四點就得夠獲得如左圖的好的影像。
光的顏色和物體顏色的關係
根據對象物的顏色投射不同顏色的燈光所呈現的影像會有所不同。
光的三原色
顏色中最基本的三色為紅綠藍。
英文是Red,Green,Blue，取各自的字首稱作RGB。將三種顏色的光用相同比例混合就會變成白色的光。
日光燈等室內照明或太陽光看似是白色，其實是由各種顏色的光來去平均混合而成的。
並且，只要控制好RGB的比例就幾乎都配出全部的顏色。
物體顏色的顯色
物體的顏色是從像太陽等光源投射到物體的光中，未被物體吸收而反射的光的顏色來決定。
（例１）
紅色蘋果照白光時，由於藍和綠被吸收，只有紅色反射因此看起來是紅的。
紅色蘋果照綠光的話，綠色會被吸收因此沒有可反射的顏色，所以看起來是黑的。
（例２）
黃色香蕉照白光時，藍色被吸收，而紅和綠會混合反射因此看起來是黃的。
黃色香蕉照藍光時，藍色被吸收而看起來是黑的。
物體的明暗由光的顏色決定
利用這個性質，對有色物體使用單色光源的話，就能夠控制拍攝出的物體是「明」或「暗」。
實際上，使用單色相機在紅（R)、綠（G）、藍（B）的對象物上，照射紅（R)、綠（G）、藍（B）各色的光源的話，就會得到以下的影像。
就像這樣，照射含有對象物體顏色的光源色的話，就會拍出對象物是亮（白）的影像。
相反地，若照射不含對象物體顏色的光源色的話，就會拍出對象物是暗（黑）的影像。
將物體的不良（傷痕或污點）用可否用「明/暗」呈現也是利用相同的性質。
（例3）紅色物體要檢測出藍色污點時，用紅色的照明的話，能捕捉到物體變亮而污點變暗這般高對比的影像。
除了突顯缺陷外，消除過多的背景或不需要的東西也可以用同樣的方法來做光源的選擇。
※彩色相機為了活用這個特徵所以多數是使用白色照明。
光的波長
「光」為電磁波的一種。在這之中能被人眼補捉的範圍稱作「可視光」、約390nm-780nm(奈米）。影像處理所使用的波長帶比可視光更加廣，在紫外線到紅外線的範圍內。
波長與解析度
δ(μm)＝0.61 × λ ／ NA
（λ=波長、NA=鏡頭的數值孔徑)
光學解析度為上述的計算公式，如果使用相同的鏡頭（相同的NA時，波長越長則分辨率越高=無法做更精細的分解。
想要用高解析度拍攝小型工件時，在照明的波長和鏡頭的數值孔徑選擇上是必要的。
紫外光與紅外光
在人眼所無法辨視的波長中，比可視光短的波長稱為「紫外光」，長的波長稱為「紅外光」。
各自的波長中看得見的物體也不逕相同，必需根據對象物來劃分使用的波長。
紫外光所捕捉的影象
含有螢光體的特定對象物在照射紫外光後，將紫外光吸收後會有釋放較長的波長光的螢光現象（激發態）。
藉此可捕捉到可視光難以辨別的對象物的位置。
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可視光
分辨不出齒輪上哪裡塗了潤滑油
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紫外光（UV光）
潤滑油激發後，
可清楚判別有塗抹的部份
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可視光
麵包粉中夾雜同色的異物，
無法用可視光判別。 -
紫外光（UV光）
麵包粉激發後變亮，
而異物沒有激發反應則顯暗。
紅外光所補捉影像
能夠透視特定的對象物。藉此來檢測出可視光中看不到的對象物裡面的物質。
並且，在紅外光的特定波長範圍中有著可吸收水分的特性，因此能夠顯暗檢測出比周圍含水量多的地方。
紅外透視：木紋和裂痕的判別
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可視光（藍）
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紅外光（IR光）
檢測出水份：藥錠上的水滴
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可視光
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紅外光（IR光）
紅外透視+檢測出水份❶：乾燥海帶芽上的水滴
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可視光
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紅外光（IR光）
紅外透視+檢測出水份❶：茄子的瑕疵
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可視光
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紅外光（IR光）
自然光與可視光是沒有差異的，但隋著長波長的變化，水會顯黑而有明顯差距。
明視野和暗視野
在紙或未經過表面處理的木材之類的凹凸不均且反射率低的工件上，無論光往何處照射拍出來的都一樣亮。
相對於此，在鏡子或表面磨平的金屬及玻璃等反光且反射率高的工件上，光往何處照射所呈現出的影像完全不同。
根據想用顯亮（白）或顯暗（黑）方式呈現想檢查的不良處來改變光源的照法是必要的。
暗視野：捕捉照射在工件上的擴散反射光光源。並且能捕捉可通過壓克力板等的半透明物體的擴靜穿透光。
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明視野/照明：點光源
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暗視野/照明：低角度環型光源
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明視野/照明：面型光源
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暗視野/照明：低角度環型光源
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暗視野/照明：無影環形光源
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明視野/照明：外同軸光源
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暗視野/照明：條型光源
照射的立體角
工件表面有凹凸時可用下記的模式拍攝。
①想把凹凸視為不良時
②凹凸本身並非不良、但想檢測出有無其它髒污所以不想凸顯凹凸。
①和②是需要得到完全不同的結果，可藉由調整「照射的立體角」來實現。
照射立體角是指光線射入物體某一點的角度範圍，可以通過照射立體角的大小來控制凹凸的呈現。
①想突顯凹凸時 →可以通過在較遠的地方安裝一個發光面小的光源來實現。（照射立體角度小）
②不想突顯凹凸時 → 可通過在近處安裝一個發光面大的光源使其沒那麼明顯。（照射立體角度大）
這也是用背光捕捉物體輪廓時的一個重要考慮因素。
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照射立體角度大
看不見金屬工件的凹痕
- 穹頂光源+同軸光源從近處照射工件
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照射立體角度小
強調凹凸，可以取出凹痕
- 用同軸光源從遠處照射工件
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照射立體角度小
凹凸明顯，看不到異物
- 用細條型光源斜照
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照射立體角度大
凹凸消失，取出異物
- 用穹頂光源從近處照射工件
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照射立體角度大
逆光拍攝時，光線環繞，輪廓沒有很好地捕捉到。
- 用照射範圍大於工件的逆光由近處照射
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照射立體角度小
光線環繞減少，可清楚辨識輪廓，因此適合寸法測量等。
- 用照射範圍稍大於工件的逆光從遠處照射
如上述，根㯫光源的顏色、種類、大小、設置方法來看對象物是會有變化的，因此光源的選擇與相機、鏡頭的配合是非常重要的。
VST可針對實際對象物進行驗證，歡迎洽詢。
