在机器视觉领域，照明是影响图像质量的核心要素，特别是在处理特殊场景时（例如，高反光表面、透明物体、微小缺陷、复杂纹理等）。以下是一些针对特定场景的照明技巧和策略，旨在提升图像采集效果：

1. 高反光表面（如金属、镜面）

挑战：反光干扰可能导致过曝或细节丧失。

解决方案：

漫射光源：采用穹顶光或扩散板，均匀分散光线，降低镜面反射。

低角度环形光：调整光源角度至10°~30°，强调表面纹理（如划痕、凹陷）。

偏振滤光片：结合偏振光源，过滤特定方向的反射光。

多光源组合：从多个角度进行照明，通过合成多张图像消除反光区域。

案例：检测金属零件上的划痕，可使用低角度红色环形光配合偏振片，以增强对比度。

2. 透明/半透明物体（如玻璃、塑料瓶）

挑战：光线穿透物体，可能导致边缘模糊或内部结构干扰。

解决方案：

背光：从物体背面照射，突出轮廓（如瓶口缺陷、气泡）。

暗场照明：从侧面低角度照射，仅散射光进入镜头，突出表面微小划痕。

同轴光：通过分光镜垂直照射，减少透射干扰，适用于检测玻璃表面的污渍。

案例：检测玻璃瓶的裂纹，可使用高亮度背光配合暗场照明，使裂纹边缘产生散射光。

3. 微小缺陷检测（如电子元件、精密零件）

挑战：微小缺陷（如焊点虚焊、微裂纹）易被环境光掩盖。

解决方案：

高分辨率同轴光：垂直均匀照明，减少阴影，捕捉细微差异。

多光谱光源：切换不同波长（如紫外光、红外光），增强特定缺陷的反射/吸收特性。

频闪照明：在高速拍摄时冻结运动，避免拖影。

案例：检测PCB焊点质量，使用白色同轴光配合高分辨率相机，放大观察焊锡表面的光泽差异。

4. 深色/黑色物体表面（如橡胶、碳纤维）

挑战：低反射率使得特征难以提取。

解决方案：

高角度环形光：增强表面漫反射，突出凹凸纹理。**对比光源应用**：采用互补色光源，例如，用红色光源突出黑色物体上的白色瑕疵，以增强对比度。

结构光技术：投射光栅或编码图案，通过分析形状变化来测量表面高度。

实例：对黑色轮胎表面的裂纹进行检测时，使用白色高角度环形光，使裂纹产生明显的阴影。

5. 动态或高速场景（如传送带、机器人抓取）

挑战：运动模糊和光照不稳定性。

解决方案：

频闪同步：使光源与相机快门同步，仅在曝光瞬间进行照明。

高亮度脉冲LED：提供短暂的高亮度照明，以减少运动模糊。

全局快门相机：避免卷帘快门引起的图像变形。

实例：在高速分拣流水线上定位零件时，使用频闪光源配合全局快门相机来冻结运动目标。

6. 复杂纹理背景干扰（如木纹、织物）

挑战：目标特征与背景混淆。

解决方案：

颜色分离：使用单色光源（如红色光）抑制背景纹理，突出目标。

定向照明：利用条形光或线光源，从特定方向增强目标边缘。

光学滤波：使用窄带滤光片过滤环境杂光。

实例：检测织物上的污渍时，使用绿色光源和窄带滤光片来减少织物纹理的干扰。

7. 3D表面检测（如凹凸、高度差）

挑战：捕捉三维形貌信息。

解决方案：

结构光投影：投射光栅或编码图案，通过形状变化计算深度。

多角度照明：从不同方向照明，生成多图像以重建3D模型。

激光线扫描：使用激光线照射物体表面，通过三角测量法获取高度。

实例：检测注塑件的高度偏差时，使用蓝色激光线光源和高速相机进行扫描。

通用打光原则

1. 明确检测目标：首先确定需要增强的特征（如边缘、颜色、纹理、高度）。

2. 光源选择：根据需求选择波长（颜色）、角度和扩散性。

3. 实验验证：通过光源控制器实时调整亮度/角度，观察图像变化。

4. 环境隔离：避免环境光干扰（如使用遮光罩、封闭箱体）。

工具推荐

光源类型：环形光、条形光、同轴光、背光、点光源。

辅助设备：偏振片、滤光片、漫射板、光纤导光臂。

软件调试：利用HALCON的图像采集助手或OpenCV的实时图像预览功能。

要想熟练掌握光线控制技巧，必须经过大量的实际操作。因此，建议初学者使用成本较低的光源设备，如LED灯板，来构建实验平台，并逐步调整和优化相关参数。