相机、光源、镜头选型 - 原创
相机、镜头、光源选型 - 原创，转载请标明出处
一、工业相机
二、工业镜头
三、镜头选型参考要素。
四、相机和镜头的配套原则
五、 面阵相机和镜头选型
六、项目：
七、了解线阵相机与面阵相机的基本区别
一、工业相机：
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一）分类：
1.感光芯片类型：CCD相机、CMOS CCD和CMOS相机的区别？
传输结构：传输信号时，统一放大器处理，不失真，CMOS必须先放大，再整合各个像素的信号
成像效果上：CCD
ISO感光度高
解析度高
噪声高
反应速度慢
制造成本高
CMOS与之相反
噪声差异：CCD比CMOS噪声相对减少很多，提高图像品质
耗电量差异：CMOS耗电量是CCD的1/8~1/10
分辨率差异（解析度）：同尺寸，CCD分辨率要高于CMOS，成像质量要优于CMOS
ISO感光度：CCD大于CMOS感光度
成本差异：CCD的成品率比CMOS低，CCD制造成本高于CMOS传感器
反应速度：CCD慢与CMOS。
虽然CCD在感光度，分辨率（解析度），噪声等方面优于CMOS，但是CMOS低成本，功耗低及整合度高，现在CMOS技术不断进步，两者差异逐渐减小，现在一般也用CMOS芯片了。
2.传感器结构：线阵相机、面阵相机：如何选择？
线阵相机和面阵相机的区别
1).类型
图像清晰度是由选择的镜头焦距决定的，不是由像素多少决定的。
线阵相机一般被测视野为细长的带状，①多用于滚筒检测问题，②需要极大的视野或者极高的精度（在大视野或者高精度检测时，其检测速度慢），一般相机图像是400k~1M，合并后图像有几个M那么大
2).应用范围：
面阵相机：应用面较广，如面积，形状，尺寸，位置，甚至温度的测量
线阵相机：典型领域是连续检测的材料，被检测物通常匀速运动。可以准确测量到微米。
3).面阵相机单个面积一般达到工业测量现场的需求
线阵相机：获取二维图像，必须加上扫描运动，为了确定图像每个像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵每一扫描行的坐标。图像获取时间长，效率低。扫描运动和相应位置反馈环节存在，增加了系统复杂性和成本。图像精度可能受扫描运动精度影响而降低，最终影响测量精度。
3).扫描方式：隔行扫描相机、逐行扫描相机。工业相机都是逐行扫描，一般的相机是隔行扫描，甚至是隔三行扫描。
4).分辨率大小：普通分辨率、高分辨率相机：如何选型分辨率，就是选型相机
5).输出信号：模拟相机、数字相机
6).黑白、彩色相机：算法选择
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线阵工业相机与面阵工业相机的区别在哪里？
线阵CCD
工业相机主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理。在机器视觉领域中，线阵工业相机是一类特殊的视觉机器。与面阵工业相机相比，它的传感器只有一行感光元素，因此使高扫描频率和高分辨率成为可能。线阵工业相机的典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。被检测的物体通常匀速运动 , 利用一台或多台工业相机对其逐行连续扫描 , 以达到对其整个表面均匀检测。可以对其图像逐行进行处理 , 或者对由多行组成的面阵图像进行处理。另外线阵工业相机非常适合测量场合，这要归功于传感器的高分辨率 , 它可以准确测量到微米。对于面阵CCD 来说，应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵CCD 的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制，而线阵CCD 的优点是一维像元数可以做得很多，而总像元数角较面阵CCD 工业相机少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。
数码相机的感光元件有CCD和COMS两种。
CCD为数码相机中可记录光线变化的半导体，多少百万像素，指的是CCD的解析度，也代表CCD上有多少感光元件。
在数据采集上，CCD和COMS的区别是：CCD每曝光一次，自快门关闭或是内部时脉自动断线（电子快门）后，就进行像素转移处理，将每一行中每个像素的点和信号依次传入缓冲区（电荷存储器）中，由底端的线路导引输出到CCD旁的放大器进行放大，再串联ADC（模拟转数字）输出，相对，再CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
在结构上：CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每个像素集合至单一放大器上在做统一处理，可以保持信号的完整性。CMOS制造较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的信号。
成像效果上
CCD CMOS
设计 单一感光器 感光器连接放大器
ISO感光度 相同面积下较高 感光开口小，灵敏度低
成本 高 低
解析度 结构复杂度低，解析度高 传统技术较低
噪声 多元放大器，噪声低 误差大，噪声高
耗能比 需要外加电压导出电荷，耗能高 像素直接放大，耗能低
反应速度 慢 快
电子快门 全局快门 大多为卷帘式快门
ISO感光度：对光线的反应速度，数码相机通过提升感光器件的光线敏感度或者合并几个相邻的感光点来实现
解析度：画面是由许多小投影点所组成的，解析度代表的就是这些点的数量
电子快门：利用感光系统不同点不工作的原来，来控制曝光时间。
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二）、相机基本参数：
1.分辨率：
数字工业相机一般是和光电传感器的像元数对应
模拟相机：取决于视频制式：PAL为768*576 MTSC为640*480
2.像素位数：
8位，16bit，
3.像素尺寸：
一般为3um~10um，（尺寸越小，制造难度越大，制造时图像质量也越不容易提高）
4.帧速度：面阵相机：每秒采集的帧数
线阵相机：每秒采集的行数 Hz
5.曝光方式和快门速度：
线阵相机都是逐行曝光，选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间。
面阵相机有帧曝光，场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，外触发采集图片功能，快门速度一般可到10微秒，高速工业相机可以更快。
6.传感器尺寸：
1/2'' 1/3'' 2/3''等。像素不变时，相机传感器尺寸越大，噪点控制能力越强，单个感光元件的间距越大，相互的信号干扰越小。
7.相机品牌：
品牌 产地 相机类型
THE IMAGING SOURCE 美国 线阵相机、面阵相机
IDS uEye 美国 线阵相机、面阵相机、智能相机
Microscan 美国 线阵相机、面阵相机、智能相机
JAI 丹麦 线阵相机、面阵相机、摄像机
Dalsa 加拿大 线阵相机、面阵相机
Teli 日本 线阵相机、面阵相机
COGNEX 美国 智能相机
Balser 德国 线阵相机、面阵相机、智能相机
Crevis 韩国 线阵相机、面阵相机
AVT 德国
品牌：
MV1000 Pci1424 uEye Direct
PX610 DM4X1 Picolo
PXR800 DFGBW1 Dalsa X64-CL Express
IMPERXVCE Epix Pixci SI SenTech Direct
MicroPix Domino Mini Leutron Direct
DirectShow Matrox Meteor II JAI Direct
OpteonDirect Domino Alpha 2 Async Dals Genie
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二、工业镜头
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一）、接口：
C型：
C型接口镜头与摄像机接触面至镜头焦平面的距离为17.5mm
CS型：
接口距离为12.5mm，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用，C型镜头与CS型摄像机间增加5mm的C/CS转接环可以配合使用，CS镜头与C型摄像机无法配合使用
F型：
通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头
V
T2
Leica
M42x1
M75x0.75等
镜头接口要与相机接口匹配安装或可通过外加转换口匹配安装即可。
二）、基本参数：
0.一般拍摄高速运动物体，曝光时间短，需要大光圈
相对孔径 = 直径 / 焦距
光圈系数 = 焦距 / 直径 两者互为倒数 f/1 f/1.4 f/2 f/2.8
因为镜头是圆的，面积增加一倍，直径增加2的开平方 = 1.4，所以光圈系数就为上述f/1 f/1.4 f/2 f/2.8
1.视场：FOV（Field of view即 FOV，视野范围）（必须要了解的）。预期目标成像高度占画面高度30%~80%
2.工作距离：（working Distance 即 WD）,镜头到受检物体的距离（必须要了解的，工作距离是否可调，包括是否有安装空间等）
3.分辨率：视野越小，分辨率越好，lp/mm为单位。需要和相机匹配。lp/mm计量单位，分辨率越高，镜头成像越清晰。镜头的极限空间分辨率要大于相机的极限空间分辨率，这样才能让相机实现最佳成像性能。
按目前公开的性能指标来说，百万像素镜头对应的极限空间分辨率是90线对/mm，二百万像素镜头对应的空间分辨率是110线对/mm，五百万像素镜头对应的空间分辨率是160线对/mm，因此百万像素镜头配合相机的极限空间分辨率必须低于90线对/mm，
4.景深（depth of view ，即DOF）：物体离最佳焦点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力（了解客户对景深是否有特殊要求？）
景深越小，分辨率越高，景深越大，分辨率越小。
景深随镜头的光圈值，焦距，拍摄距离而变化。
拍摄的视场越大，所用的镜头的焦距越短，畸变的程度就越明显，
增加景深（如何得到对焦良好的画面，增加景深）
光圈越大，景深越小，光圈越小，景深越大。焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大，越容易聚焦。拍摄距离越近，景深越小，拍摄距离越远，景深越大。
使用延伸环或者微距镜头时，景深会变小。
5.焦距：f，光的聚焦或发散的度量，即照相机中，从镜片中心到底片 或CCD等成像平面的距离。
焦距越小，视角越大，所观察的范围越大。焦距越大，视角越小。焦距是否可调，分为定焦镜头和变焦镜头。
6.失真：（distortion）（衡量镜头性能的指标之一），又叫畸变，影响影像的几何形状，直线变为曲线
光圈与F值：控制镜头通光量装置，用F表示。以焦距f和通光孔径D，用F表示。比如8mm/F1.4,代表最大孔径5.7mm
像场中央与边缘：像场中心比边缘分辨率高，像场中心比边缘光场照度高。
7.尺寸：镜头可支持的最大CCD尺寸应大于等于选配相机CCD芯片尺寸。
8.光学放大倍数： 计算缩放比例
PMAG(缩放比例) = CCD Size(感光芯片尺寸，英尺) / Fov(视场)
9.数值孔径：NumericalAperture，NA
等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半(a/2)的正弦值的乘积，计算公式为N.A=n*sina/2.数值孔径与其他光学参数有密切的关系。与分辨率成正比，与放大倍数成正比，也就是说数值孔径，直接决定了镜头分辨率，数值孔径越大，分辨率越高，否则反之。
10.后背焦：Flage Distance
指相机接口平面到芯片的距离。但在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时，后背焦时非常重要的参数，因为直接影响镜头的配置，不同厂家的相机，哪怕接口一样也可能有不同的后背焦。
三）、常用摄像镜头参数：
焦距f 光圈值f和视场2w，经验公式 1/F*tanw √ f = C
F型接口类型摄像镜头焦距表：(mm)
类型： 鱼眼型 超广角型 广角型 标准型
焦距 7.5,15 17,20 24,28,35 50
C,CS型接口类型摄像镜头焦距表(mm)
类型 1/3'' 1/3'', 1/2'' 2/3'',1''
焦距 2.8-3.5 3.5-6 8-75
CCD芯片尺寸
1英寸 靶面尺寸宽为12.7mm，高9.6mm，对角线16mm
2/3英寸 靶面尺寸宽为8.8mm，高6.6mm，对角线11mm
1/2英寸 靶面尺寸宽为6.4mm，高3.8mm，对角线8mm
1/3英寸 靶面尺寸宽为4.8mm，高3.6mm，对角线6mm
1/4英寸 靶面尺寸宽为3.2mm，高2.4mm，对角线4mm
四）、常用镜头类型；
1.按相机不同分为 面阵镜头和线阵镜头
2.按焦距分：
定焦镜头：焦距固定，一般光圈可调，带聚焦微调，只有小工作距离，视野范围随着距离变化
变焦镜头：焦距可以连续变化，尺寸比变焦镜头大，适合物体变化，像素质量不如定焦镜头
3.按放大倍数分定倍镜头和变倍镜头：
定倍镜头：固定放大倍数、固定工作距离，无光圈，无调焦，低变形率，可以配合同轴光源使用
变倍镜头：在不改变工作距离时，可无极调节放大倍率，在改变放大倍率时，让然呈现卓越的图像质量，结构复杂。
4.近射透镜：
摄取（更近距离）目标的像，用近摄镜后，目标像的畸变增大，为此，近摄透镜的屈光率不能太大，使原工作距离的缩短量一般不超过20%。尽量选用低倍率镜头。如果项目要求比较苛刻，倾向选择高景深的尖端镜头。
5.远射透镜
对远距离目标摄取到清晰图像，采用远摄镜头，是长焦距镜头。镜头可以是折射系统，反射系统或折反射系统。反射式常采用卡塞格林式远摄镜头，折反式远摄镜头由于采用前部校正透镜，其成像质量更好。
6.远心镜头
采用平行光路设计，将孔径光阑放置在光学系统的像方家平面上，可以消除透视畸变，常用语工业精密测量，畸变极小。
远心镜头时为了纠正传统镜头的视差二特殊设计的镜头，可以在一定的工作距离内，使得到的图像放大倍率不会随工作距离的变化而变化。
远心镜头又分为物方远心，像方远心，双侧远心三种。
物方远心镜头：通过在像方焦平面上放置孔径光阑，使物方主线平衡与光轴，从而虽然物距改变，但成像位置不变
像方远心镜头：通过在像方焦平面上放置孔径光阑，使物方主线平衡与光轴，从而虽然CCD芯片的安装位置有所改变，在CCD芯片上投影成像大小不变
双侧远心镜头：兼有以上两种特点，但结构更加复杂。
四）、镜头品牌：
品牌 产地 镜头类型
施耐德Schneider 德国 定焦，远心
卡尔蔡司Zeiss 德国 定焦，远心
μTron 日本 定焦，定倍，远心，连续变倍
Moritex 日本 定焦，定倍，远心，连续变倍
SPACECOM 日本 百万像素定焦
COMPUTAR 日本 百万像素定焦
宾得PENTAX 日本 百万像素定焦
腾龙TAMRON 日本 百万像素定焦
精工 日本 百万像素定焦
VST 日本 定焦、定倍，远心，连续变倍
KOWA 日本 百万像素定焦
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三、镜头选型参考要素。
尽管相机、分析软件和照明对机器视觉都十分重要，可最关键的还是镜头。若想完全发挥其功能，镜头必须能满足要求。选择镜头时，应考虑四个主要因素。
1.检测物体类别和特性
2.景深或者焦距
3.加载和检测距离
4.运行环境
1.确定物体大小和分析环境，这个环境叫做无遮挡视场(FOV)，竖直方向和水平方向尺寸比例是4:3，主要放大率PMAG，是镜头的工作成效，当确定镜头是否合适时，需要考虑这点。
系统放大率(SMAG）监视器尺寸和传感器尺寸的比例和PMAG的乘积结果
SMAG=PMAG*监视器尺寸/传感器尺寸
物体特性：镜头对于物体特征的解析能力依赖于特征的对比是否强烈。确定系统解析度或者物体最小解析特征的方法，可以使用诸如伦奇刻线法这样的解像力方法。（这些刻线法以线耦（等宽度的一条黑线和一条白线）来决定特征，其他的解像力方法还可以用圆圈和点状网络）
镜头在指定光线条件下辨识特定宽度的线耦或者电锯的能力，决定了它的解析度。解析度通常被模块转换功能(MTF）以图像的方式显示出来，图形显示了指定线耦频率下可行的相对对比度。扭曲，色差和其他波前畸变都会影响曲线的斜率，使曲线偏离理想状态或者衍射极限的光学表现。镜头方案有时候会以没毫米线耦数量lp/mm为单位列出物体解析度，再将这个值除以1000就可以预测出镜头每微米的物体解析度。
在进行表面剖析时，通常不只使用一台照相机和镜头，而了解镜头的内在偏差（aberration）量也是有价值的，偏差指镜头的光学误差，可以引起同一张图片里不同点的图像质量差异。剖析通常包括激光线和其他图像里的光线，这样可以确保测量的准确性。一些软件可以消除如镜头引起的扭曲之类的误差。所以在最终图像里只有剖析数据是明显的。
大型格式和区域扫描相机镜头时控制应用优秀的解决方案，因为他具有高解析度、低扭曲和有限色差。大范围FOV和兼容性，以及大型格式传感器，使这些镜头在web，LCD，视频和饮料行业的应用具有很高的价值。
极限范围内，镜头重新对焦，可以改变工作距离。无限共轭镜头的对焦距离可以从最小工作距离一直到无限远。
有限共轭镜头则有一个特定工作距离范围。
存放和加载限制，包括用于艰苦环境的保护外壳，必须具有足够的柔性，可以根据工作距离进行调整。比如在很多安装场合，感兴趣的产品区域和产品线可能在检测过程中发生变化，这就要求视觉系统和视觉元件可以根据若干种传感条件进行调整。很多照相机镜头需要平稳加载，但是当物体空间（物体和镜头之间的距离）受到限制，改变像空间（image space，镜头与图像之间的距离），就可以改变工作距离。
像空间可以使用两种方式进行改变：通过缩放功能或者隔离。缩放镜头可以调整照相机系统的视场，而不需要改变工作距离。一些缩放系统的元件可以定制组成特殊型号的系统。度量衡和显微应用需要以微米为单位进行放大，这些镜头系统可以同显微镜下的物体对应。缩放镜头保持着高解析度，但是成本高昂。另外一种方案，镜头隔离器十分经济，并且可以缩短工作距离、减小镜头的可视范围。然而不幸的是，这会带来扭曲同时降低解析度。因此，除非空间调整是在5mm之内或者镜头的设计就带有隔离器，否则隔离器不是一个推荐的方案。
2.当景深一定的情况下，DOF可以通过缩小镜头孔径（也就是增加F/#值）来变大，同时也需要光线增强。
镜头的DOF范围取决于有效焦距，可接受的模糊直径。有一些镜头被设计成超焦或者可超焦的，意味着焦内的远点可以拓展到无限远。这种技术通常应用在定焦镜头上，景深效果很深，但是却可以通过虹膜的帮助进行调整。
不要把远心镜头和大景深镜头弄混了。远心镜头可以使机器视觉系统控制放大率、消除潜在误差，所以同尺寸的物体在照片上高度都是一致的，无论它距离照相机有多远。这种镜头一个实际应用的例子是分析计算机电路板。远心镜头通常有一个工作距离范围，在每一个工作距离点形成有限的景深。集成商在为一个项目选择远心镜头的时候，既需要考虑工作距离范围，还需要考虑景深效果。
3.在很多情况下，比如说管道检测，可以使用变焦镜头获得较大的景深。变焦镜头和缩放镜头很类似，应用在需要经常变换焦距的场合。这些镜头经常是马达驱动的，可以保证在对焦平面上平滑移动。使用这样的镜头，整个管道、每一个环节都可以扫描到，通过调整焦距来发现每个缺陷。然而，同缩放镜头不通，变焦镜头的工作距离也可以变化，可以根据需要进行重新定位。
USAF目标法展示了不同的宽度的伦奇刻线，可以衡量镜头的性能。
4.运行环境的重要性
机器视觉系统的环境因素包括物体反射系数、光线、温度、振动和污染物。物体的反射会导致高光，还可能使特征模糊。镜头外壳和遮光罩中的障板可以降低光散引起的高光现象。障板为不透明的圆片，为镜头的中心孔径特别设计，可以限制到达传感器的光线。极化或者散射光源同样也可以避免物体反射出现的热点。
光，尤其是单色光，可以使物体的对比度提高，使镜头图像的质量最大化。在使用黑白照相机的时候，对比度是非常重要的，可以通过加减过程产生。在加法过程中，单色光源和照相机镜头滤镜同分析物体所在的媒介颜色相匹配，物体周围的区域可以反射并且传输光线，所以显得比物体更加明亮。这项技术在凝胶和彩色液体用作背光式触摸屏或者微粒检测的应用很有价值。
相反，在减法系统中，滤镜屏蔽了物体周边的反射光，这使得物体看起来比周边明亮。像药丸检测这样的应用，物体的颜色可能是它仅有的特征，这时候就要使用滤镜。
高温环境下，可能因为镜头里光学元件的热膨胀出现问题。并不是所有的镜头都可以适应温度变化，在检测热物体时，最好使用工作距离比较长的镜头。
另外一个要考虑的因素是振动。通常需要将镜头装载到和照相机隔离的平台和桌面上，来减少振动。重型的照相机镜头总是带有卡具，如果镜头不能直接装在案板或者类似的隔离桌面上，那么就把装载镜头的物体放在独立平台上吧。固定在独立平台上的机械手就经常用来装载照相机和镜头。
工业换件下的污染物会腐蚀镜头表面。极端环境光学（HEO）产品进行了专门设计，即便是长期暴露在严酷环境下，也可以提供高质量的图像。因为它的光学元件是严格密封的，HEO产品可以在水下使用，能够抗腐蚀、防尘，并且不受机械影响。
照相机镜头对于机器视觉系统有着深远的影响。为了实际应用选择合适的镜头，机器视觉集成商必须对物体的尺寸、特征和反射率都要进行分析。他/她还必须要估计工作距离范围以及物体厚度所需要的景深。当改变物体和图像间隔的时候，集成商可以使用更加灵活的系统，也可以降低性能。所有的环境都是在不断变化的，还要符合一定的要求，所以选择一款合适的镜头非常重要。
工业镜头的选择要点：
确定客户需求：
1.视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离：选择比被测物视野稍大一点的镜头，有利于运动控制
2.景深要求：对有景深要求的项目，尽可能使用小光圈，光线强的，选择放大倍率镜头时，项目许可下，尽可能选用低倍率镜头，如项目要求比较苛刻，倾向选高景深的尖端镜头
3.芯片大小和相机接口：例如2/3'' 镜头支持最大的工业相机靶面为2/3'',它是不能支持1英寸以上的工业相机
4.光源配合，选配合适镜头
5.可安装空间：方案可选情况下，让客户更改设备尺寸是不现实的。
6.镜头的光圈大小决定图像的亮度，在拍摄高速运动物体，曝光时间很短的应用中，应该选用大光圈镜头，以提高图像亮度。
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四、相机和镜头的配套原则（镜头分辨率-保证成像清晰和图像分辨率-确定成像清晰）
镜头的极限空间分辨率必须高于相机的极限空间分辨率，这样才能让相机实现最佳成像性能
8.尺寸：镜头可支持的最大CCD尺寸应大于等于选配相机CCD芯片尺寸。
感光器件是工业相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。
要了解 CCD 尺寸，首先必须先认识在工程师眼中 “1英吋”的定义是什么？
业界通用的规范就是 1英吋 CCD尺寸= 长 12.8mm × 宽 9.6mm = 对角线为 16mm 之对应面积。
透过“勾股定理”.可得出该三角之三边比例为 4：3：5；换句话说，我无须给你完整的面积参数，只要给你该三角形最长一边长度，你就可以透过简单的定理换算回来。而且面积对角线长度就是16除以那个分母。
有了固定单位的 CCD 尺寸就不难了解余下 CCD Size 比例定义了，例如:
1）1/2" CCD的对角线就是 1"的一半为8mm，面积约为 1/4；
2）1/4" CCD的对角线就是 1"的1/4，即为 4mm，面积约为1/16。
所以，得出这样的结论，就是1/2.5inch CCD感光面积<1/1.8inch。
所以目前的趋势是在CCD尺寸不变甚至减小的前提下，尽量增加像素传感器的数量，以满足人们对像素无止境的要求。但是CCD尺寸不变，增加像素就意味着单个像素捕捉光线能力下降，从而会引发噪声增加、色彩还原不良、动态范围减小等问题。
CCD/CMOS尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。
而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难，成本也非常高。因此，CCD/CMOS尺寸较大的数码相机，价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小，而越专业的数码相机，CCD/CMOS尺寸也越大。
所以说：SENSOR在计算尺寸时，不是按简单的长度换算单位计算的（长度换算是：1英寸=25.4mm），而是按1英寸=16mm算的。
ICX445芯片是Sony公司近年来推出的一款高性价比芯片，其分辨率为1280*960（130万像素），帧速为30fps。与传统ICX267芯片的140万像素（1340*1024）相机比，采用ICX445芯片做出的相机在分辨率近似相同的情况下，价格更便宜，帧速更快，而像元在尺寸更小的情况下，反而实现了更高的灵敏度。近年来，世界各主流相机厂商都推出了基于该款芯片的相机，如德国BASLER公司的acA1300-30gm，加拿大Pointgrey公司的FL2G-13S2M-C，德国BAUMER公司的TXG12，德国AVT公司的Manta G-125等等，均在中国市场占据了大量应用。
目前大多数用户使用ICX445芯片的相机时，都选配了Computar、KOWA、Pentex或Fujinon公司的百万像素镜头或二百万像素镜头，而忽视了ICX445芯片像元尺寸更小，与传统的ICX267和ICX274芯片不同，需要与更高分辨率的镜头配合使用，才能真正实现最佳成像性能的事实。为什么ICX445芯片的像素更小，就必须配合更高分辨率的镜头才能实现最佳成像性能呢？下面我们先来共同理解几个概念
1． 什么是传递函数，又叫MTF，什么是极限空间分辨率？
简单说，MTF是空间分辨率的一种表征方式，单位：线对/mm。每个光学或光电成像器件都有各自的MTF，镜头有MTF，相机也有MTF。光学器件或光电成像的器件的MTF越好，或者MTF对应的空间截止频率越高，证明器件自身的空间分辨率越好，越能看清更小的细节。MTF对应的空间截止频率又叫极限空间分辨率。
2. 镜头中的百万像素，二百万像素，五百万像素是指什么？
其实，镜头中的百万像素，二百万像素和五百万像素同样是指镜头的空间分辨率，因为镜头必须配合相机使用，为了方便记忆镜头与相机的匹配关系，人们常采用对应相机的分辨率来命名镜头。这种命名方式其实并不科学，同时给新接触视觉系统的人带来了很多误解，经常会机械的套用百万像素分辨率相机对应百万像素镜头，二百万像素分辨率相机对应二百万像素镜头，而五百万像素分辨率相机则对应五百万像素镜头。其实镜头与相机对应的并不是相机自身的像素分辨率（像素数），而是各自的极限空间分辨率。按目前公开的性能指标来说，百万像素镜头对应的极限空间分辨率是90线对/mm，二百万像素镜头对应的空间分辨率是110线对/mm，五百万像素镜头对应的空间分辨率是160线对/mm，因此百万像素镜头配合相机的极限空间分辨率必须低于90线对/mm，二百万像素镜头和五百万像素镜头配合相机的原理也相同，而决定相机极限空间分辨率的并不是相机自身的像素分辨率，而是相机的单个像素尺寸大小。
3．相机的极限空间分辨率
相机的极限空间分辨率代表了的相机能够分辨的空间最小细节，其计算公式可以简单理解为：1/（单个像素尺寸*2），单位：线对/mm。
4.相机和镜头的配套原则
镜头的极限空间分辨率必须高于相机的极限空间分辨率，这样才能让相机实现最佳成像性能。
下面计算ICX445芯片相机对应的极限空间分辨率为：
1/（3.75*2）= 133.33线对/mm
百万像素镜头的极限空间分辨率为90线对/mm，二百万像素镜头的空间分辨率为110线对/mm，五百万像素镜头对应的空间分辨率为160线对/mm，因此要想发挥ICX445芯片的最佳成像性能，显然百万像素镜头和二百万像素镜头都不匹配，只有五百万像素镜头的极限空间分辨率才能满足要求。
目前市场上的五百万像素镜头价格较贵，多数为￥3,000-￥6,000之间，但Computar公司在2010年推出了一系列三百万像素的镜头，其极限空间分辨率达到了140线对/mm，价格也不超过￥2,000。这个系列的镜头是现在市场上配合ICX445芯片相机的最佳性价比选择。
工业相机与镜头分辨率的配套
随着机器视觉行业的发展，为了更好的满足广大客户选配合适镜头的需求，奥普特自动化科技有限公司为您简述工业相机如何选配合适的镜头，以及在相机与镜头的分辨率匹配方面的技术方案。
一般在对相机与镜头选型时，在分辨率匹配方面，为了方便记忆镜头与相机的匹配关系，人们常采用对应相机的分辨率来命名镜头。这种命名方式其实并不科学，同时给新接触视觉系统的人带来了很多误解，经常会机械的套用百万像素分辨率相机对应百万像素镜头，二百万像素分辨率相机对应二百万像素镜头，而五百万像素分辨率相机则对应五百万像素镜头。其实镜头与相机对应的并不是相机自身的像素分辨率(像素数)，而是各自的极限空间分辨率(即传递函数MTF对应的空间截止频率)。
按目前公开的性能指标，百万像素的镜头对应的极限空间分辨率为90线对/mm，两百万像素的镜头对应的极限空间分辨率为110线对/mm，五百万像素的镜头对应的极限空间分辨率为160线对/mm。按照相机镜头的匹配原则，镜头的极限分辨率需大于或等于相机的极限分辨率，那么百万像素镜头配合的相机的极限分辨率必须小于90线对/mm，两百万像素镜头和五百万像素镜头所配相机的原理相同。
那么怎样知道相机的极限空间分辨率呢?相机的极限空间分辨率不是由相机自身的分辨率决定，而是由相机芯片的单个像元尺寸决定。具体计算公式如下：
1/(单个像元尺寸*2)，单位：线对/mm
例如，我们常用的AVT GUPPY Pro系列的F125B相机，其为130万，1/3寸CCD,其单个的像素尺寸为3.75um*3.75um.则此相机极限空间分辨率为：
1mm/(3.75um*2)=133.33线对/mm
由镜头的极限空间分辨率大于相机的极限空间分辨率可知，选择五百万像素的镜头较合适。
1.光学系统的分辨率：
光学系统的分辨率，是指“物”在经过光学系统后的“像”在细节上能被分辨的最小距离。一般我们会用光学系统所能分辨的两个像点的最小距离来表示，大于这个距离的两个像点就能被识别为两个点，而小于这个距离的两个点经过光系统后就会被识别为一个点。而对于黑白图样（荧光样品其实也是一种黑白图样）来说，这个分辨能力也可以用单位距离里内能够分辨的黑白线对数来表示，间隔越宽的黑白条纹越容易分别（想象一下细胞的Lamellipodia和Filopodia的差别）。
图一 从"物"到"像"的失真
存在这个分辨率的原因是因为光学系统的衍射和像差导致从“物”到“像”的过程中会发生“失真”。这种失真是空间上高频信号丢失所导致的（光学系统可以看作是一个空间上的低通滤波器，只能允许一定带宽范围内的空间频率信号通过），通俗的理解就是削弱了由“黑”到“白”过渡的锐度和对比度，使其变得平滑和模糊。下图所示，黑白条纹的真实灰度可以用一个方波信号表示。在经过光学系统之后，如图像 A 和下方波形所示，原始信号被“平滑”，方波的每一个峰都展宽成一个贝塞尔峰，黑白相交处的信号变化斜率下降到一个固定水平（这个斜率的下降就是以该系统带宽所做的滤波效果）。当我们将原始条纹变的密集（增加空间频率），该系统仍以固定带宽进行滤波，这样这些被展宽的峰就会互相交叠，损失重叠部分的对比度从而产生图像B的效果。如果我们换一个带宽更宽的系统 2，其信号的高频部分会被更好的保留，表现为黑白交界处的信号变化斜率更大，对比度也越接近真实情况，如图像 B'。
回归到我们熟悉的生物荧光成像，上述分辨率的概念通过瑞利判据与样品的发射光波长和光学系统的数值孔径相联系起来。即在传统宽场荧光下，光学系统的极限分辨率 d = 0.6λ/NA，波长越短，NA值越大，分辨率越高（可以理解为对空间高频信号的保留越充分）。
3. 相机的图像分辨率
说完了光学系统的分辨率之后我们来看看相机的图像分辨率。图像分辨率比较好理解，就是单位距离内的像用多少个像素来显示。以我们的ORCA-Flash4.0为例，芯片的像元大小为 6.5 μm，在 40X物镜的放大倍率下，1 μm的物经光学系统放大为 40 μm的像，这样的像会由 40/6.5 = 6.15 个像素来显示，所以图像分辨率为 6.15 pixel/μm。反推回实际物体，则图像中的一个像素点表示的实际距离为 1/6.15 = 162 nm （其实就是像元尺寸/放大倍数）。根据这个原理，我们可以得出像元尺寸越小，其图像分辨率越高。
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五、 面阵相机和镜头选型
已知：被检测物体大小为A*B,要求能够分辨小于C，工作距为D 解答：
1. 计算短边对应的像素数 E = B/C，相机长边和短边的像素数都要大于E；
2. 像元尺寸 = 物体短边尺寸B / 所选相机的短边像素数；
3. 放大倍率 = 所选相机芯片短边尺寸 / 相机短边的视野范围；
4. 可分辨的物体精度 = 像元尺寸 / 放大倍率 （判断是否小于C）；
5. 物镜的焦距 = 工作距离 * 放大倍率 单位：mm；
6. 极限空间分辨率要 大于 (像素密度/2=(短边像素值/短边感光尺寸)/2，或者 1mm/2*像素尺寸)
1
----------------------- = 极限空间分辨率
2*像元尺寸*光学放大倍率
单位：lp/mm ；
7. 图像分辨率 pixel/mm
芯片的像素尺寸 a 光学放大倍率 b 1um的物经光学系统放大为 m 的像，这样的像由m/a个像素来显示，所以图像分辨率为m/a * 1000 pixel/mm，反推会实际物体，图像中的一个像素点表示的实际距离为 1/m/a *1000 mm/pixel（即像素尺寸/放大倍率）, 精度的分辨率需要2个像素显示
以上只针对镜头的主要参数进行计算选择，其他如畸变、景深环境等，可根据实际要求进行选择。
*针对速度和曝光时间的影响，物体是否有拖影
已知：确定每次检测的范围为80mm*60mm，200万像素 CCD 相机(1600*1200),相机或物体的运动速度为12m/min = 200mm/s 。
曝光时间计算： 1. 曝光时间 < 长边视野范围 / (长边像素值 * 产品运动速度)
2. 曝光时间 < 80 mm / (1600∗200 mm/s)； 3. 曝光时间 < 0.00025s ；
总结：故曝光时间要小于 0.00025s ，图像才不会产生拖影
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六、项目：
基本要求：
检测齿轮滚轴的安装质量（欠缺）和滚轴的直径公差200微米。在线检测速度为2个/秒
相机选择：
客户需求200um，根据精度=FOV/分辨率，测量齿轮实际大小为48mm，加上边缘宽度，以60mm作为FOV。则相机
分辨率=FOV/精度 = 60/0.2 = 300.故选择640*480分辨率，曝光时间至少1/2s的工业相机
镜头选择：
检测环境没要求，人为设定WD = 200mm，CCD size根据相机参数1/4''(对角线长度)，乘以16转换为4mm，再根据4:3的比例，勾股定理算出水平的直角边为3.2mm。根据Focus
level/WD = CCD Size/Fov f = CCD size*WD/FOV = 3.2*200/60 = 10.6mm，故选择12mm定焦可满足需求。
aca640-120gm
视场FOV 5*5
测量精度 0.01mm
感光芯片尺寸 1/4''
CCD
3.7mm*2.8mm
分辨率：659*494px 30W
像素尺寸：5.6*5.6um
黑白
ACA1300-60GM
视场FOV 10*10
测量精度 0.01mm
感光芯片尺寸 1/1.8''
CMOS
6.8mm*5.4mm
分辨率：1282*1026px 130W
像素尺寸：5.3*5.3um
黑白
-----------------------------------------------------
aca5472-17um
视场FOV 160*160
测量精度 0.03mm
感光芯片尺寸 1''
CMOS
16*16mm
分辨率 5472*3648px
像素尺寸 2.4um*2.4um
黑白
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七、了解线阵相机与面阵相机的基本区别
工业相机按照传感器的结构特性可分为面阵相机和线阵相机，面阵、线阵相机都有各自的优点和缺点，在用途不同的情况下选择合适的传感器的结构工业相机，至关重要。
1、类型区分
面阵相机：实现的是像素矩阵拍摄。相机拍摄图像中，表现图像细节不是由像素多少决定的，是由分辨率决定的。分辨率是由选择的镜头焦距决定的，同一种相机，选用不同焦距的镜头，分辨率就不同。 像素的多少不决定图像的分辨率（清晰度），那么大像素相机有何好处呢？答案只有一个：减少拍摄次数，提高测试速度。
线阵相机：顾名思义是呈“线”状的。虽然也是二维图像，但极长。几K的长度，而宽度却只有几个象素的而已。一般上只在两种情况下使用这种相机：一、被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题。二、需要极大的视野或极高的精度。在第二种情况下（需要极大的视野或极高的精度），就需要用激发装置多次激发相机，进行多次拍照，再将所拍下的多幅“条”形图象，合并成一张巨大的图。因此，用线阵型相机，必须用可以支持线阵型相机的采集卡。 线阵型相机价格贵，而且在大的视野或高的精度检测情况下，其检测速度也慢－－一般相机的图象是 400K～1M，而合并后的图象有几个M这么大，速度自然就慢了。慢功出细活嘛。由于以上这两个原因，线阵相机只用在极特殊的情况下。
2、应用对比：
面阵相机：应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。
线阵相机：主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理。典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。被检测的物体通常匀速运动 , 利用一台或多台相机对其逐行连续扫描 , 以达到对其整个表面均匀检测。可以对其图象一行一行进行处理 , 或者对由多行组成的面阵图象进行处理。另外线阵相机非常适合测量场合，这要归功于传感器的高分辨率，它可以准确测量到微米。
3、优点对比：
面阵相机：可以获取二维图像信息，测量图像直观。
线阵相机：一维像元数可以做得很多，而总像元素较面阵相机少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。而且线阵分辨率高，价格低廉，可满足大多数测量现场要求。
4、缺点对比：
面阵相机：像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制，因此其应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。由于生产技术的制约，单个面阵的面积很难达到一般工业测量现场的需求。
线阵相机：要用线阵获取二维图像，必须配以扫描运动，而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵每一扫描行的坐标。一般看来，这两方面的要求导致用线阵获取图像有以下不足：图像获取时间长，测量效率低；由于扫描运动及相应的位置反馈环节的存在，增加了系统复杂性和成本；图像精度可能受扫描运动精度的影响而降低，最终影响测量精度。
另：线阵相机与面阵相机的选型
首先了解一下线扫描系统，这个系统一般可用于被测物体和相机之间有相对运动的场合，通过线扫描相机高速采集，每次采集完一条线后正好运动到下一个单位长度，继续下一条线的采集，这样一段时间下来就拼成了一张二维的图片，也就类似于面阵相机采集到的图片，不同之处是高度可以无限长。接下来通过软件把这幅“无限长”的图片截成一定高度的图片，进行实时处理或放入缓存稍后进行处理。
视觉部分，包括线扫描相机，镜头，光源，图象采集卡和视觉软件；
运动控制部分，包括马达, 马达驱动器, 运动控制卡或PLC，为了保证采集的图象与输送带同步，有时还会需要编码器。
由于线扫描信息量大，所以需要一台高性能的工控机，配置大容量的内存和硬盘，主板要提供PCI、PCI-E或PCI-X插槽。
一般来说，一个面阵视觉系统的配置选型是按照这样的顺序进行的。：
相机＋采集卡－>镜头－>光源
线阵项目也类似，根据系统的检测精度和速度要求，确定线阵CCD相机分辨率和行扫描速度，同时确定对应的采集卡，只是需要选线阵相机镜头接口(mount)时同时考虑镜头的选型，最后确定光源的选型。
线阵摄像机(线阵工业相机）的选型
计算分辩率:幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素
选定相机:幅宽除以像素数得出实际检测精度
每秒运动速度长度除以精度得出每秒扫描行数
根据以上数值选定相机
如幅宽为1600毫米、精度1毫米、运动速度22000mm/s
相机：1600/1＝1600像素
最少2000像素，选定为2k相机
1600/2048＝0.8实际精度
22000mm/0.8mm＝27.5KHz
应选定相机为2048像素28kHz相机
+
线阵镜头的选型
为什么在选相机时要考虑镜头的选型呢？常见的线阵相机分辨率目前有1K,2K,4K,6K,7K,8K,12K几种，象素大小有５um,7um,10um,14um几种，这样芯片的大小从 10.240mm (1Kx10um) 到 86.016mm (12Kx7um)不等。很显然，Ｃ接口远远不能满足要求，因为Ｃ接口最大只能接 22 mm 的芯片，也就是1.3inch。而很多相机的接口为Ｆ，Ｍ42X1，M72X0.75等，不同的镜头接口对应不同的后背焦(Flange distance)，也就决定了镜头的工作距离不一样。
1、光学放大倍率(β,Magnification)
确定了相机分辨率和像素大小，就可以计算出芯片尺寸（Sensor size）；芯片尺寸除以视野范围(FOV)就等于光学放大倍率。β=CCD/FOV
2、接口(Mount)：
主要有C、M42x1 、F、T2、Leica、M72x0.75等几种，确定了之后，就可知道对应接口的长度。
3、后背焦(Flange Distance)
后背焦指相机接口平面到芯片的距离，是一个非常重要的参数，由相机厂家根据自己的光路设计确定。不同厂家的相机，哪怕是接口一样，也可能有不同的后背焦。
有了光学放大倍率、接口、后背焦，就能计算出工作距离和节圈长度。选好这些之后，还有一个重要的环节，就是看MTF值是否足够好？很多视觉工程师不了解MTF,而对高端镜头来说就必须用MTF来衡量光学品质。MTF涵盖了对比度、分辨率、空间频率、色差等相当丰富的信息，并且非常详细地表达了镜头中心和边缘各处的光学质量。不仅只是工作距离、视野范围满足要求，边缘的对比度不够好，也要重新考虑是否选择更高分辨率的镜头。
线扫描线阵光源的选型
线扫描项目中，常用的光源有LED光源、卤素灯（光纤光源）、高频荧光灯。
卤素灯也叫光纤光源，特点是亮度特别高，但缺点也很明显--寿命短，只有1000-2000小时左右，需要经常更换灯泡。发光源是卤素灯泡，通过一个专门的光学透镜和分光系统，最后通过光纤输出，光源功率很大，可高达250瓦。卤素灯还有一个名字叫冷光源，因为通过光纤传输之后，出光的这一头是不热的且色温稳定，适合用于对环境温度比较敏感的场合，比如二次元量测仪的照明。用于线扫描的卤素灯，常常在出光口加上玻璃聚光镜头，进一步聚焦提高光源亮度。对于较长的线光源，还用几组卤素光源同时为一根光纤提供照明。
高频荧光灯，发光原理和日光灯类似，只是灯管是工业级产品，特点是适合大面积照明，亮度较高，
成本低，但荧光灯最大的缺点是有闪烁、衰减速度快。荧光灯一定需要高频电源，也就是光源闪烁的频率远高于相机采集图象的频率（对线扫描相机来说就是行扫描频率），消除图像的闪烁。专用的高频电源可做到60KHz。
LED光源是目前主流的机器视觉光源。特点是寿命长，稳定性好，功耗非常小。
1，直流供电，无频闪。
2，专业的LED光源寿命非常长。（如美国AI的寿命50000小时亮度不小于50%）
3，亮度也非常高，接近卤素灯的亮度，并且随着LED工艺的改善不断提高。（目前美国AI线光源亮度高达90000LUX）
3，可以灵活地设计成不同结构的线光源，如直射、带聚光透镜、背光、同轴以及类似于碗状的漫反射线光源。
4，有多种颜色可选，包括红、绿、蓝、白，还有红外、紫外。针对不同被测物体的表面特征和材质，选用不同颜色也就是不同波长的光源，获得更佳的图像。
线扫描相机、光源与被测物体之间的角度分析
以玻璃检测为例，需要检测的缺陷有：脏点、结石、杂质、气泡、刮伤，裂纹，破损等，其大致可以分成两类，一类在玻璃表面的，一类是玻璃内部的。不同的缺陷，在图象中表现的出的灰度不一样，有黑的，有白的，也有灰的，并且在不同的光源照射角度或者相机接受角度，缺陷的对比度会变化，如在一个角度时，某一种缺陷的对比度最好，但其他缺陷可能比较次，甚至根本看不到。这样也就需要大量的分析、组合，才能确定最后的光源选型和相机、光源和被测物体之间的相对角度。如下图所示，相机、光源在不同角度安装，分别测试。
结果发现：
脏点，正面光源或背光都较容易凸现；
结石和杂质，需要正面接近法线的照明或背面穿透照明；
气泡，形状不固定，且要分析形成的原因以及方向，采用背面照明；
刮伤和破损，正面低角度照明容易凸现。
裂纹，需要背面侧照
而且，以上缺陷并不是独立的，而是互相影响。统计、分析如下。
综合以上因素，最后选用背光斜射和正面照射结合，相机接近法线方向安装。
光源、镜头的调试
线扫描系统，对光源和相机来说，有效的工作区域都是一个窄条。也就是保证光源照在这个最亮的窄条与相机芯片要完全平行，否则只能拍到相交叉的一个亮点。所以机械安装、调试是比较费工夫的。同时由于幅宽比较宽，对于线光源有两个特别的要求，就是均匀性和直线性。因为线光源不同位置的亮暗差异，会直接影响图象的亮度高低，这一点LED比卤素灯更好控制。出光部分的直线性，取决于LED发光角度的一致性、聚光透镜的直线性以及线光源外壳的直线性。
由于现场环境比较复杂，客户总是希望花多一些时间去现场调试。但如我们前面讲到的相机、光源、被测物体的相对角度测试、分析，许多因素会直接影响到检测效果。所以我们建议先做实验室测试，有了方案之后，再去现场调试，这样会最有把握，也能提高调试效率。毕竟服务也是一种成本。 线扫描系统除了机械结构之外, 其主要组成部分还包括机器视觉和运动控制。
面阵相机和镜头选型
已知：被检测物体大小为A*B,要求能够分辨小于C，工作距为D 解答：
1. 计算短边对应的像素数 E = B/C，相机长边和短边的像素数都要大于E；
2. 像元尺寸 = 物体短边尺寸B / 所选相机的短边像素数；
3. 放大倍率 = 所选相机芯片短边尺寸 / 相机短边的视野范围；
4. 可分辨的物体精度 = 像元尺寸 / 放大倍率 （判断是否小于C）；
5. 物镜的焦距 = 工作距离 / (1+1 / 放大倍率) 单位：mm；
6. 像面的分辨率要大于 1 / (2*0.1*放大倍率) 单位：lpmm ；
以上只针对镜头的主要参数进行计算选择，其他如畸变、景深环境等，可根据实际要求进行选择。
*针对速度和曝光时间的影响，物体是否有拖影
已知：确定每次检测的范围为80mm*60mm，200万像素 CCD 相机(1600*1200),相机或物体的运动速度为12m/min = 200mm/s 。
曝光时间计算： 1. 曝光时间 < 长边视野范围 / (长边像素值 * 产品运动速度)
2. 曝光时间 < 80 mm / (1600∗200 mm/s)； 3. 曝光时间 < 0.00025s ；
总结：故曝光时间要小于 0.00025s ，图像才不会产生拖影
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八、光源照明的目的是增强对比度。
选型照明：
1.决定照明方式：镜面反射光，漫反射光，透射光等
观察检测部位的特点（损伤，形状，有无等） 检测目的
观察表面（平面，曲面，是否有凹凸不平等）
①镜头接收的光线是来自拍摄对象的镜面反射光线。金属表面的刻印缺印检查，需要强调平坦的金属表面与凹凸不平的刻印部分之间的反差，金属表面容易反射光线，最好利用镜面反射光来强调表面与刻印之间的反差。这样刻印边缘就很明显
②避开来自拍摄对象的镜面反射光，而接收整体，均一的光线。透明胶带内的晶片刻印检查，需要放置产生光晕，以强调晶片表面与刻印字符之间的反差，透明胶带不会产生镜面反射，因此可以选择斜向照射的漫反射光，不用漫反射板薄膜会反射光线，这样不受薄膜的影响
③接收来自拍摄对象背景的光线，是一种检测轮廓的照明方式。无纺布衣物检查，异物与工件色调相似，从表面上看难以判别，因此需要强调异物与工件表面之间的反差。虽然利用反射光难以观察到异物，但是只要异物的厚度，颜色与工件之间存在差异，可以通过采用来自工件背面的透射光使异物的黑色阴影显现出来。这样印务阴影明显。
2.决定照明方法与光线形状
根据工件条件，设置条件加以决定
照明方法：环形光，低角度光，同轴光，罩光等
1）镜面反射图
玻璃端面欠且检查，仅适用反射光的情况下，照明光线通过镜面反射随机映射在玻璃表面。
根据工件及检查目的选择照明
玻璃表面会映射照明光线
需要强调玻璃与背景之间的反差
最好使光线垂直照在工件上
应确保工件上方有一定空间，故选用同轴入射照明是最适宜的
采用同轴入射照明后，玻璃表面成像均匀
2）漫反射检查，橡胶密封圈欠缺检查，仅适用反射光的情况下，不能看到圆周上的欠缺
根据工件及检查目的选择照明
工件时黑色橡胶支撑的，因此不会发生镜面反射
欠缺部分也是黑色的，同样不会发生镜面反射
如果采用某种镜面照射角度，使欠缺部分发生镜面反射，则可以达到检查目的
可使光源接近工件
因此选择低角度照明是最适宜的
采用低角度照明后，边缘上的欠缺部分呈白色，更加明显
3）透射检查，引脚形状检查，仅适用反射光的情况下，边缘部分没有反差
根据工件及检查目的选择照明
工件是金属材料制成，表面凹凸不平，不能产生均匀的镜面反射
如适用透射光，则可以去除表面凹凸不平的影响，从而实现边缘检查
工件背面可以设置光源
因此选择背光是最适宜的
采用背光照明后，复杂的轮廓变得清晰了。
一般来说镜面反射可以选择同轴入射照明，环形照明或棒型照明，
漫反射可以选择低角度照明、环形照明或帮型照明，
透射可以选择背光照明或棒性照明。其中环形照明及棒型照明的设置距离更加灵活，因此应用范围更广。
3.决定光线颜色（决定光线颜色及波长）
根据工件和背景材料，颜色等
最后根据工件及背景来选择光源颜色，要有反差
使用彩色相机时一般会使用白光，如果使用黑白相机，需要如下知识
利用补色进行检测
为了检测纸箱中是否有红色包装的点心，分别使用了白色，红色及黑色的LED光源，下面为三种光源造成的对比度差异。
使用白色LED时，亮度均一，没有反差，
使用红色LED是，红色包装较亮，但是效果仍然不够理想，
使用蓝色LED时，仅红色包装编程黑色，反差更鲜明，检查效果稳定，因此蓝色是最适宜的
色像环图 红橙黄绿蓝紫，色相环图中相对的颜色互为补色，用补色光照射时会产生近似黑色的效果。
透过包装薄膜拍摄镜片上的刻印文字。与蓝色相比，选择薄膜透射率更高（散射率较低）的红色光源可以产生更好的反差。
波长不同的光线具有不同的颜色，透射率（波长较大的红色光线具有较高的透射率），散射率（例如波长较小的蓝色光线具有较大的散射率）等特性
光源按照射方式：背向光源，前向光源，结构光源，频闪光源
LED灯光源：
1.环形光源
照射角度不同，颜色不同，漫反射板
应用领域：PCB基板检测，IC元件检测，显微镜照明，液晶校正，塑胶容器检测，集成电路印字检查
2.背光源：突出物体的外形轮廓特征
红白两用背光源，红蓝多用背光源能调配处不同颜色，满足不同被测物多色要求。
应用领域：机械零件尺寸的测量，电子元件，IC的外形检测，胶点污点检测，透明物体划痕检测等
3.条形光源：较大方形结构被测物的首选广元，颜色根据需求搭配。
应用领域：金属表面检查，图像扫描，表面裂缝检测，LCD面板检测等
4.同轴光源：可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰。部分采用分光镜设计
应用领域：最适宜用于反射度极高的物体，金属，玻璃，胶片，晶片的表面划伤检测，芯片和硅晶片的破损检测，Mark点定位，包装条码识别
5.AOI专用光源：
不同角度的三色光，照射凸显三位信息，外加漫社版导光，不同角度组合。
应用领域：电路板焊接检测
6.球积分光源：
积分效果的半球面内壁，均匀反射从底部360度发射出的光源，使整个图像的照度十分均匀。
应用领域：适用于曲面，表面凹凸，弧形表面检测，或金属，表里表面反光较强的物体表面检测
6.线型光源：超高亮度，采用煮面透镜聚光，适用于各种流水线连续检测场合。
应用领域：
照明的关键是确定区域间的不同，然后利用光源来突出这些不同之处。
1.反射系数
1）镜面发射：入射角等于出射角
2）漫反射：由于物体表面不同，出射光方向各异，需要漫反射板
2.颜色：
a)波长
相同工业相机及镜头参数条件下，光源的光波波长越短，得到的图像分辨力越高。在静谧尺寸及位置测量时，尽量采用短波长的单色光作为照明光源，对提高系统精度有很大的作用。
光谱波长分布为460～636nm波长由短到长依次呈现为
蓝色、绿色、黄绿色、黄色、黄橙色、红色.
常见几种颜色LED的典型峰值波长是:
白色——395nm
紫色——380nm
蓝色——430nm
蓝绿——480nm
青绿——490nm
绿色——500nm
黄绿——560nm
黄色——580nm
橙色——595nm
红色——650nm
b)两种或两种以上光波的混合比：比如黄光(620和蓝光480)混合在一起便成为绿光，但实际上，光谱分布中并没有绿光的分布
c)补色：从白光中移除的那部分光与剩余的光互为补色光。比如，白色金属贴和黄色金属金的颜色不同并不是金反射的黄光比铁多，而是反射的蓝光比铁少。白光中去除蓝光即为黄光。
3.光密度：不同物体材料，厚度和化学性质不同，透射光的数量和强度也不同，光密度会在整个光谱范围不同或在某个范围不同。一般，背光源是鉴别光密度不同的好方法。
4.折射：不同透明物质折射率不同，所以他们会以不同的方式影响光的传播。比如，空气气泡混合在玻璃里面
5.纹理：表面纹理有些事可辨识的，有些事过于微小无法处理，但是会影响光源的反射。有些情况下，需要用光源突出纹理。另外一些情况，纹理则相当噪声，必须用光源来突出其他而弱化纹理
6.深度：直射光可以突出物体的深度（影子效应），散射光可以弱化物体的深度
7.表面曲向：表面各处呈现的特性不一样，折射光往往会突出这些特性，而散射光光辉削弱这些特性
