彩色视觉测量中的LED照明系统设计

　　1 引 言

　　视觉测量的核心是图像采集和处理。所有信息均来源于图像，除图像本身的质量外，光源的光谱分布则是影响视觉系统图像质量的另一重要因素。彩色视觉测量不同于灰度视觉测量，它是将单纯的灰度阶变化一维信息丰富到彩色三维信息。光源发射与被测物体表面反射的光谱特性决定了视觉测量系统所采集到的光能的光谱分布，即使结构和照明方式相同的光源，由于发光光谱不同得到图像也会有很大的差别。所以，全光谱光源或特定光谱的光源在提取目标的颜色、轮廓等特征信息时扮演着十分重要的角色。如何利用光源颜色特性得到最佳对比度效果的。

　　图像一直是彩色视觉测量照明系统开发的重要方向，单色LED具有体积小、便于集成、驱动简单、比普通光源单色性好等优点，近年来在发光强度、峰值波长、半波带宽等性能上都得到了非常大的改进。本文针对彩色视觉测量系统的特殊要求，结合红、绿、蓝三色LED的优势，设计并制作了一种具有多颜色特征、亮度数字可调、辐照均匀的LED光源。

　　2 LED光源系统

　　2.1 设计原理与结构分析

　　根据色光混合的4个基本规律：色光连续变化规律、补色率、中间色律和替代率，使用单色性良好的红、绿、蓝三基色LED，通过独立精确控制其发光强度，能够模拟出各种均匀稳定的颜色。在选择LED波段时，应该使3种颜色的波长匹配于摄像机3种谱线的峰值。

　　能够达到所要求的光源系统应该采用前向照明技术，即光源照射在目标物体上，位于光源同侧的相机接收物体反射的光，这样最有利于提取被测目标的颜色信息以及表面细节特征。为了解决投影问题以及辐照均匀性问题，我们采用散射光照明，即让3种颜色的光在一个半球形的反射罩内发生漫反射，利用反射光实现二次照明。