第一章   机器视觉照明设计

光源是机器视觉中重要的组成部分，照明设计是机器视觉系统设计的重要环节。所谓光源有如下的定义：

定义7 光源是指能够产生光辐射的辐射源，一般分为天然光源和人工光源。天然光源是自然界中存在的光源，如太阳、恒星等等。人工光源是人为将各种形式的能量（热能、电能、化学能）转化成光辐射能量的器件，其中利用电能产生光辐射的器件称为电光源。

3-1   光源的基本特性

3-1-1         辐射效率和发光效率

定义8 在给定的λ1~λ2波长范围内，某一光源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率比称为在规定光谱范围内的辐射效率，其数学表达式为：

ηe=φe/P=（∫φe（λ）dλ）/P           其中λ: λ1~λ2

在机器视觉系统设计中，在满足光源的光谱分布满足要求的前提下，应尽可能使用ηe较高的光源。

定义9 某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比称为该光源的光效率，即：

ηv=φv/P=（Km∫φe（λ）V（λ）dλ）/P     其中λ: 380~780

单位为1m/w（流明每瓦）。在照明领域或光度测量系统中一般选用ηv较高的光源。

3-1-2         光谱功率分布

自然光源和人造光源大都是由多单色光组成的复色光。不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常用光谱功率分布来进行描述，若令其最大值为1，将光谱功率分布进行归一化，那么经过归一化后的光谱功率分布称为相对光谱功率分布。

3-1-3         空间光强分布

对于各向异性光源，其发光强度在空间各方向上是不相同的，若在空间某一截面上自原点向各个径向取矢量，就得到了光源在该截面的发光强度曲线，即配光曲线。

3-1-4         光源的色温

黑体的温度决定了它的光辐射特性，对非黑体辐射，它的某些特性常可用黑体辐射的特性近似的表示。对于一般光源，经常用分布温度、色温或相关色温表示。

（1）       分布温度

辐射源在某一波长范围内辐射的相对光谱功率分布与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，那么该黑体的温度就称为该辐射源的分布温度。

（2）       色温

辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。由于一种颜色可以由多种光谱分布产生，所以色温相同的光源，它们的相同光谱功率分布不一定相同。

（3）       相关色温