光源控制模塊是機(jī)器視覺應(yīng)用最關(guān)鍵的部分之一，在很大程度上能夠直接影響圖像的質(zhì)量和應(yīng)用效果，包括光源控制器和照明光源兩部分。

其主要目標(biāo)是以合適的方式將光線投射到被測物體上，使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對比度，同時(shí)還應(yīng)保證足夠的整體亮度，當(dāng)光源不夠亮?xí)r，可能有三種不好的情況出現(xiàn)：第一，相機(jī)的信噪比不夠；由于光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。其次，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深；并且當(dāng)光源的亮度不夠的時(shí)候，自然光等隨機(jī)光對系統(tǒng)的影響也會增大。另外物體位置的變化也不應(yīng)該影響成像的質(zhì)量，方向性很強(qiáng)的光源，增大了對高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的可能性，這不利于后面的特征提取。

照明光源的好壞直接影響著圖像的成像質(zhì)量、邊緣提取及擬合的效果，影響最后的測量結(jié)果。好的設(shè)計(jì)能夠改善整個(gè)系統(tǒng)的分辨率，簡化軟件的運(yùn)算，它直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗。

不合適的照明，則會引起很多問題，例如花點(diǎn)和過度曝光會隱藏很多重要信息；陰影會引起邊緣的誤檢；而信噪比的降低以及不均勻的照明會導(dǎo)致圖像處理閩值選擇的困難。實(shí)際測量或檢測過程中，需要針對不同的場合選擇合理的照明方案。通常，為了獲得良好的照明效果需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)。由于CCD或CMOS是通過物體表面的反射光成像的，影響反射效果的因素有：光源位置，物體表面紋理，物體表面的幾何形狀及光源的均勻性，這些都是在實(shí)際測量中要考慮的因素。

照明系統(tǒng)按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測物放在光源和攝像機(jī)之間，這種照明方式能突出不透明物體的陰影或觀察透明物體的內(nèi)部，獲得高對比度的圖像。前向照明是光源和攝像機(jī)位于被測物的同側(cè)，這種方式便于安裝，主要是照射物體的表面缺陷、表面劃痕和重要的細(xì)節(jié)特征等。前向照明和背向照明的示意圖如圖所示。

結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變，解調(diào)出被測物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上,照像機(jī)拍攝要求與光源同步，通常用于觀測高速旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)的物體。背向照明的優(yōu)點(diǎn)在于可將被測物的邊緣輪廓清晰地勾勒出來。由于在圖像中，被測物被所遮擋的部分為黑色，未被遮擋的部分為白色，因此形成黑白分明易于分析的圖像，該方法 90%用于精密測量系統(tǒng)中。如果條件不允許，也可以考慮同軸光照明。將光源置于相機(jī)和被測物之間，構(gòu)成同軸光照明。一般來說，相同條件下，同軸光的照明效果不如背向照明的照明效果，而且同軸光源的價(jià)格要比背景光源高，所以對于尺寸測量，應(yīng)首先考慮背景光源。

在實(shí)際應(yīng)用中絕大部分都采用前向照明方式，前向照明又分為“高角度”(75度以上)和“低角度”(25度以下)兩種，其區(qū)別在于光源發(fā)射光線與被測物待測表面法線方向夾角大小的不同。在考慮使用“高角度照明”或“低角度照明”時(shí)，首先要考慮被測物表面待測部分，即背景部分機(jī)理的不同。所以，在對物體進(jìn)行照明時(shí)，要確定被照物體的特征。如果是顯示輪廓，那么用背向照明；如果要顯示表面劃痕，那么用前向照明。

結(jié)構(gòu)光三維視覺是基于光學(xué)三角法原理，一定模式的結(jié)構(gòu)光投影于物體表面，在表面上形成由被測物體表面形狀所調(diào)制的光柵光條三維圖像。該三維圖像由處于另一位置的攝像機(jī)探測，從而獲得光柵條二維畸變圖像。光條的畸變程度取決于結(jié)構(gòu)光與攝像機(jī)之間的相對位置和物體表面輪廓(高度)。直觀上，沿光條顯示出的位移(或偏移)與物體表面深度成比例，扭結(jié)表示了平面的變化，不連續(xù)顯示了表面的物理間隙。當(dāng)結(jié)構(gòu)光與攝像機(jī)之間的相對位置一定時(shí)，由畸變的光條圖像坐標(biāo)便可以重現(xiàn)物體表面形廓，即構(gòu)成了三維視覺。

目前投射的結(jié)構(gòu)光有多種形式和類型，如單點(diǎn)，點(diǎn)列，點(diǎn)陣，單直線，多條平行線，單圓環(huán)，同心圓環(huán)，網(wǎng)格，十字叉絲等等。投射結(jié)構(gòu)光的光源類型有激光光源，白熾燈光源等。根據(jù)測量的精度要求和投射光裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)而采用不同的光源。不同的光源的光譜特性是不同的，導(dǎo)致投射出的結(jié)構(gòu)光的光強(qiáng)分布特性不同，從而直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)光圖像的處理和分析方法的選擇。目前，由于激光具有良好的方向性、準(zhǔn)直性、單色性及高亮度等物理特性，在許多結(jié)構(gòu)光視覺檢測系統(tǒng)中采用激光作結(jié)構(gòu)光的光源。

為了獲得優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的圖像，必須選擇最為適合的光源和照明方式。好的光源應(yīng)該能夠產(chǎn)生最大的對比度、亮度足夠并且對被測物的位置變化不敏感。光源控制器的主要作用就是針對具體應(yīng)用場合提供不同的照明亮度和照明方式，從而提高照明光源的品質(zhì)，獲得高質(zhì)量的圖像�？偟膩碚f，機(jī)器視覺照明光源控制技術(shù)處在一個(gè)迅速發(fā)展期，隨著市場的發(fā)展，未來的圖像處理技術(shù)必須依賴于照明技術(shù)的同步發(fā)展。