2. 光源基础

做机器视觉这些年，我越来越觉得光源是成像的灵魂。你想想看，相机和镜头再好，光没打好，拍出来的图照样没法用。这一章咱们就聊聊光的物理特性和常见光源类型，这些都是选灯、调光的基础。

2.1 光的物理特性

2.1.1 波长

波长决定了光的颜色。可见光波长范围大约在380nm到780nm之间。不同波长的光，在工业检测中的表现差异很大。

我个人习惯，遇到高反光金属表面，优先试蓝光。蓝光波长短，散射强，能压住反光。有一次检测手机中框的微裂纹，白光怎么打都看不清，换成蓝光后裂纹直接显现出来。

2.1.2 色温

色温描述光源的冷暖程度，单位是开尔文（K）。色温越低，光越偏黄；色温越高，光越偏蓝。

• 低色温（2700-3500K）： 暖黄光，卤素灯典型色温。适合营造氛围，但工业检测用得少。
• 中色温（4000-5000K）： 中性白光，接近自然光。我最常用的色温范围。
• 高色温（5500-6500K）： 冷白光，LED灯常见。适合高精度颜色检测。

色温对颜色检测影响很大。我记得有次做PCB焊盘颜色判断，客户用卤素灯，色温偏低，焊盘颜色偏黄，算法一直误判。换成5000K的LED灯后，问题就解决了。

2.1.3 照度

照度就是光的强度，单位是勒克斯（lux）。照度不够，图像噪点多；照度过高，容易过曝。

我一般这样估算：

• 普通检测：500-2000 lux
• 高精度检测：2000-10000 lux
• 高速检测：10000 lux以上

实际项目中，我习惯用照度计先测一下。别光看光源标称功率，距离、角度都会影响实际照度。

2.2 光源类型

工业检测常用的光源有四种：LED、卤素、荧光、激光。每种都有自己的脾气。

2.2.1 LED光源

LED是目前工业检测的主流。优点太多了：寿命长（几万小时）、响应快、可调光、颜色纯。我90%的项目都用LED。

• 优点： 节能、体积小、发热低、可频闪
• 缺点： 单颗功率有限、色温一致性有差异
• 适用： 几乎所有工业检测场景

2.2.2 卤素光源

卤素灯是传统光源，现在用得少了，但有些场景还是离不开它。

• 优点： 光谱连续、显色性好、亮度高
• 缺点： 发热大、寿命短（几百小时）、响应慢
• 适用： 需要全光谱的场景，比如颜色还原要求极高的检测

我曾经在一个古董文物检测项目里用过卤素灯。LED的光谱不连续，拍出来的颜色总感觉不对。换成卤素灯后，色彩还原度明显提升。

2.2.3 荧光光源

荧光灯在工业检测中属于过渡产品，现在基本被LED取代了。

• 优点： 大面积照明均匀、价格低
• 缺点： 频闪、寿命一般、含汞不环保
• 适用： 对频闪不敏感的大面积检测

嗯，这里要注意。荧光灯的频闪问题很严重。用相机拍的时候，如果快门速度没匹配好，图像上会出现明暗条纹。我建议能不用就不用。

2.2.4 激光光源

激光是特殊光源，不是用来照明的，而是用来做结构光、测距、定位的。

• 优点： 方向性好、单色性好、能量集中
• 缺点： 价格高、有安全隐患、不能大面积照明
• 适用： 3D检测、轮廓测量、定位

激光的波长很纯，比如常见的650nm红光激光。做3D轮廓检测时，激光线的宽度和稳定性直接影响测量精度。

2.3 光源特性对比

选光源没有的好坏，关键看你的检测对象和缺陷类型。我一般先看检测物材质，再看缺陷特征，最后定光源类型和波长。

2.4 光源选择决策流程

下面这张图是我自己总结的光源选择流程，分享给你参考。

这张图的核心逻辑很简单：先看材质，再看缺陷。高反光表面用短波长，透明物体用长波长。表面缺陷用LED加特殊光路，内部或3D检测用激光。