误区一：光源越亮越好——过度照明导致过曝与杂散光
刚入行那会儿，我也犯过这个错。总觉得光源不够亮，检测就看不清楚。于是拼命加功率，换更大电流的控制器，甚至把两个光源叠在一起用。结果呢？图像一片惨白，该看的缺陷全被淹没了。
说白了，这是一个很朴素的直觉误区——我们总觉得「亮=看得清」。但在光学检测里，事情没那么简单。
过度照明到底带来了什么问题？
我总结下来，主要有三个后果：
- 过曝导致信息丢失：传感器像元饱和后，灰度值卡死在255（8位图），边缘细节、纹理特征全部消失。你想想看，一个划痕如果和背景一样白，那还怎么检测？
- 杂散光干扰：光线过强会在镜片内部、机械结构表面多次反射，形成非成像光斑。这些光斑会叠加在目标图像上，造成伪缺陷或掩盖真实缺陷。
- 热漂移与寿命缩短：LED光源在满功率下发热严重，光衰加快。我见过一个项目，光源用了不到三个月，亮度就掉了30%。
一个真实的翻车案例
我记得2018年做过一个手机中框划痕检测项目。客户要求检出0.02mm以上的划痕。我们用了环形光源，功率调到80%。
现场图像看起来挺亮的，划痕也能看到。但到了算法验证阶段，漏检率高达15%。我反复排查，最后把图像拉出来看直方图——好家伙，整个背景区域的灰度值集中在220-250之间，划痕的对比度只有10个灰度级。
后来我把光源功率降到40%，加了一个偏振片。对比度从10级提升到了45级，漏检率直接降到1%以下。
嗯，这个教训我一直记着。
光源亮度的「黄金法则」
我个人习惯用这样一个原则：在保证目标特征可分辨的前提下，亮度越低越好。
具体怎么操作？我一般分三步走：
- 先找饱和点：从最低亮度开始，逐步增加，直到图像中出现第一个饱和像素。记录这个亮度值。
- 再找对比度拐点：在饱和点以下，测量目标与背景的灰度差。当亮度增加但对比度不再明显提升时，就是拐点。
- 取拐点以下10%-20%作为工作亮度：留出余量，应对光源老化、环境光变化等因素。
不同场景下的亮度策略
不是说所有场景都要低亮度。不同检测任务对亮度的要求不一样。我整理了一个对照表：
| 检测场景 | 亮度策略 | 典型问题 | 我的建议 |
|---|---|---|---|
| 高反光表面（镜面、金属） | 低亮度 + 偏振 | 过曝、反光干扰 | 先减光，再加偏振片 |
| 透明物体（玻璃、薄膜） | 中低亮度 + 背光 | 杂散光、边缘模糊 | 用平行背光，避免漫射 |
| 粗糙表面（磨砂、铸件） | 中高亮度 + 低角度 | 阴影干扰 | 用漫射光源，降低角度 |
| 微小缺陷（划痕、凹坑） | 中亮度 + 高对比度 | 对比度不足 | 用暗场照明，突出缺陷 |
| 高速检测（在线流水线） | 高亮度 + 短曝光 | 运动模糊 | 优先缩短曝光时间，再补亮度 |
杂散光的「隐形杀手」效应
杂散光比过曝更隐蔽。过曝你一眼就能看出来，但杂散光往往表现为图像整体发灰、对比度下降、边缘出现鬼影。
我曾经遇到一个项目，检测PCB焊点。图像看起来没什么问题，但算法总是把正常的焊点判为虚焊。折腾了两天，最后用黑绒布把镜头周围包起来，问题就解决了。
原来杂散光来自镜头和光源之间的缝隙，光线在镜筒内壁反射后进入了传感器。
- 检查镜头与光源之间是否有漏光
- 检查机械结构表面是否反光（黑色阳极氧化也会反光）
- 检查滤光片是否安装到位
- 检查光源角度是否导致光线直射入镜头
- 用「遮光法」：用手或黑纸遮挡可疑位置，观察图像变化
如何用直方图判断照明是否合适？
我不太相信肉眼判断。肉眼对亮度的感知是非线性的，而且容易受环境光影响。我习惯看直方图。
一个健康的照明图像，直方图应该满足：
- 不贴边：左右两端没有堆积（0和255附近）
- 有宽度：灰度分布范围至少占满50%的动态范围
- 有主峰：背景区域形成一个明显的主峰，目标特征分布在主峰两侧
如果直方图整体偏右且右侧贴边，那就是过曝了。如果整体偏左且左侧贴边，那就是欠曝。
避坑指南
最后，分享几个我踩过的坑：
- 不要迷信高功率光源：功率高不等于效果好。很多时候，低功率+好光路设计比高功率+随便打光强得多。
- 不要忽略光源的均匀性：有些光源中心亮边缘暗，这种不均匀性比整体亮度不足更麻烦。
- 不要忘记光源老化：LED光源在使用过程中亮度会逐渐下降。我建议每半年做一次亮度校准，或者预留20%的亮度余量。
- 不要只用一种照明方式：同一个工件，明场、暗场、背光、结构光看到的信息完全不同。多试试，找到最适合的那一种。
我曾经在一个项目里，为了追求「亮」，把光源功率调到最大，结果杂散光导致误检率飙升。后来换成低角度暗场照明，亮度只有原来的三分之一，但缺陷对比度提升了5倍。
嗯，从那以后我就记住了：光学检测不是比谁更亮，而是比谁看得更清楚。