4. 打光角度与方向：明场、暗场、漫射、掠射、背光

打光角度这事儿，说白了就是决定「光怎么撞上缺陷」以及「缺陷怎么把光弹回来」。我见过太多项目，相机和镜头选得都不错，结果打光角度差了那么几度，缺陷就是死活看不出来。角度不对，再好的算法也白搭。

咱们一个一个说。这五种照明方式，我按自己的习惯分成两类：正面打光（明场、暗场、漫射、掠射）和背面打光（背光）。

4.1 明场照明（Bright Field）

光源与相机同轴，或者光源环绕相机。光线垂直或接近垂直照射物体表面。平坦的镜面会把光直接反射回相机，所以背景是亮的。缺陷呢？它破坏了表面的平整度，把光散射到别处去了，所以缺陷在图像里是暗的。

特点：亮背景，暗缺陷。

我在检测手机玻璃盖板划痕时用过明场。效果很直接——划痕就是一根根黑线。但要注意，如果缺陷本身也是镜面的（比如凹坑底部很光滑），它也可能把光反射回来，那就看不出来了。

4.2 暗场照明（Dark Field）

光源以低角度照射物体表面。平坦的背景把光反射到相机视野之外，所以背景是暗的。缺陷呢？它把光散射到各个方向，其中一部分恰好进入相机，所以缺陷是亮的。

特点：暗背景，亮缺陷。

说白了，明场和暗场是「反着来的」。你想想看，为什么有时候明场看不出的缺陷，换暗场就一目了然？因为明场依赖「缺陷把光弄丢」，暗场依赖「缺陷把光捡回来」。对于那种很浅的、几乎不破坏表面平整度的缺陷，明场可能毫无反应，但暗场下它只要产生一点点散射，就能在暗背景里「发光」。

我曾经检测一个金属冲压件上的微裂纹。明场下裂纹几乎看不见，因为裂纹边缘太锐利，散射光太弱。换成环形暗场（低角度环光），裂纹立刻变成亮白色的细线，对比度极高。

4.3 漫射照明（Diffuse Illumination）

光线从多个方向、以多种角度同时照射物体。通常使用半球形光源（如积分球）或通过柔光板实现。目标就是消除方向性，让光变得「均匀柔和」。

特点：无方向性，消除镜面反射和阴影。

漫射照明不追求「高对比度」，而是追求「一致性」。它最适合检测什么呢？曲面、反光表面、或者表面有复杂弧度的工件。你想想看，如果用明场打一个球面，中间亮、边缘暗，对比度全被形状干扰了。漫射照明下，整个球面的亮度是均匀的，缺陷才能被单独识别。

我做过一个项目，检测塑料瓶盖内侧的异物。瓶盖内壁是曲面的，还有螺纹。明场和暗场都试了，效果一塌糊涂——阴影和反光把异物全盖住了。最后用了一个碗状漫射光源，整个内壁亮度均匀，异物（哪怕是同色的）也能靠微弱的吸收差异看出来。

4.4 掠射照明（Glancing / Oblique Illumination）

光源以接近平行于物体表面的角度（极低角度）照射。光线几乎是「擦着」表面过去的。

特点：极度放大表面高度变化，产生强烈阴影。

掠射照明是检测「高度差」的利器。为什么？因为光几乎是水平扫过去的，任何微小的凸起或凹陷都会在另一侧投下长长的阴影。这个阴影在图像里就是一块黑斑，对比度极高。

我记得有一次检测电路板上的焊锡高度。焊锡球的高度差只有几十微米，明场和暗场都看不出来。我用了一个线光源，以接近5°的角度从侧面照射。结果呢？每个焊锡球都在背光侧投下清晰的阴影，高度差异一目了然。

4.5 背光照明（Backlight / Transmissive Illumination）

光源放在物体背面，相机在正面。光线穿过物体（或绕过物体边缘）进入相机。

特点：产生高对比度的轮廓或剪影。

背光照明不关心物体表面的细节，它只关心物体的「形状」和「透光性」。对于透明物体（如玻璃、塑料），内部的气泡、裂纹、杂质会阻挡或散射光线，在图像里形成暗斑。对于不透明物体，背光只显示轮廓，可以用来测量尺寸、检测边缘缺损。

我做过一个检测药片缺角的项目。药片是不透明的，正面打光根本看不出边缘的微小缺损。换成背光，药片变成黑色剪影，边缘的缺口就是白色背景上的一个「凸起」，算法一抓一个准。

4.6 角度对缺陷对比度的核心影响

咱们把上面五种照明方式放在一起看，你会发现一个规律：角度决定了「缺陷信号」和「背景噪声」的分离程度。

我个人的经验是，选打光角度时，先问自己三个问题：

1. 缺陷是什么类型的？ 吸收/散射型？还是高度变化型？还是内部异物型？
2. 背景表面是什么状态？ 镜面？粗糙？曲面？透明？
3. 我想要缺陷亮还是暗？ 这决定了用明场还是暗场。

这三个问题想清楚了，角度选择的大方向就有了。剩下的就是微调——把光源从10°挪到8°，或者从30°挪到25°，对比度可能就翻倍了。