機(jī)器視覺(jué)中的廣源布置研究國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的機(jī)器視覺(jué)研究起步相對(duì)國(guó)外較晚，從上世紀(jì)九十年代，中國(guó)在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域才算開(kāi)始起步，起初的視覺(jué)系統(tǒng)還未認(rèn)識(shí)到光源系統(tǒng)的重要性。在當(dāng)時(shí)，雖然視覺(jué)系統(tǒng)成功地解決了某些實(shí)際中存在的問(wèn)題，但由于硬件或系統(tǒng)本身算法的限制，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用并沒(méi)有創(chuàng)造讓人滿意的商業(yè)價(jià)值REF_Ref41935435\r\h[4]。直到2006年左右，隨著硬件生產(chǎn)技術(shù)的成熟和生產(chǎn)成本的下降，機(jī)器視覺(jué)的商業(yè)價(jià)值才慢慢體現(xiàn)出來(lái)，以機(jī)器視覺(jué)為專業(yè)技術(shù)的公司開(kāi)始逐漸增多。近些年中國(guó)已經(jīng)逐漸成為全球機(jī)器視覺(jué)行業(yè)最大的應(yīng)用市場(chǎng)。資料顯示，2018年中國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模首次超過(guò)100億元，預(yù)計(jì)2019年市場(chǎng)規(guī)模將近125億元，2023年將達(dá)到197億元，2019-2023年復(fù)合增長(zhǎng)率超12%。機(jī)器視覺(jué)光源成為國(guó)產(chǎn)化最充分環(huán)節(jié)REF_Ref41935435\r\h[5]。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)想要采集理想圖片，光源是必不可少的組成部分。奧普特REF_Ref41935435\r\h[6]（OPT）是國(guó)內(nèi)視覺(jué)行業(yè)起步最早發(fā)展最快的機(jī)器視覺(jué)光源品牌。奧普特公司光源產(chǎn)品包括38大系列、近1000款標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，同時(shí)擁有30000多個(gè)定制設(shè)計(jì)案例經(jīng)驗(yàn)，具備最快在3個(gè)工作日內(nèi)定制光源的快速響應(yīng)能力。環(huán)形光源RI系列，如圖1-1所示，是該公司的熱門光源產(chǎn)品。該環(huán)形光源提供不同角度照射，能突出物體的三維信息有效解決對(duì)角照射陰影問(wèn)題。表面采用齒狀設(shè)計(jì)，擴(kuò)大散熱面積，提升散熱效率?？筛鶕?jù)需求選配不同擴(kuò)散效果的擴(kuò)散板。沃德普自動(dòng)化公司REF_Ref41935435\r\h[7]（Wordop）2014年成立，總部東莞，是機(jī)器視覺(jué)光源及光源控制器的生產(chǎn)制造商。沃德普可生產(chǎn)的機(jī)器視覺(jué)光源包括環(huán)形光源、條形光源、背光源、同軸光源、圓頂光源、線形光源、紫外/紅外光源、無(wú)影光源、光源配件、條形組合光源、光纖冷光源、點(diǎn)光源和AOI光源，光源控制器產(chǎn)品包括數(shù)字控制器、模擬控制器和增量模塊。FQS2平面無(wú)影光源是沃德普的最新光源產(chǎn)品，如圖1-2所示，它具有高均勻漫射照明，可消除產(chǎn)品表面不平整形成的干擾，可應(yīng)用于弧面字符檢測(cè)，圓柱體表面檢測(cè)、表面不平整物體缺陷檢測(cè)，電子元器件外觀檢測(cè)等。圖1-1RI系列環(huán)形光源REF_Ref41935435\r\h[6]圖1-2FQS2平面無(wú)影光源REF_Ref41935435\r\h[7]國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)光源除了在商業(yè)化的發(fā)展道路上有所成就，在學(xué)術(shù)研究方面也有一些不錯(cuò)的成果。2010年，郝飛提出了一種以區(qū)域照度方差最小為目標(biāo)的優(yōu)化方案，通過(guò)懲罰函數(shù)將約束化問(wèn)題轉(zhuǎn)化文無(wú)約束化問(wèn)題，利用模擬退火算法進(jìn)項(xiàng)仿真并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，獲得了均勻度在96%以上的一片方形區(qū)域，證實(shí)了提出的光源優(yōu)化布置方案的可行性REF_Ref41935435\r\h[1]。2013年，朱寶偉介紹了光源照明技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)中的重要性。通過(guò)對(duì)光源照明設(shè)計(jì)中光源種類和基礎(chǔ)照明等諸多技術(shù)的理論分析，結(jié)合光源照明技術(shù)在工程案例中的應(yīng)用技巧，探究了設(shè)計(jì)光源照明系統(tǒng)時(shí)要注意的問(wèn)題和原則，提出光源照明設(shè)計(jì)沒(méi)有固定的模式，要在實(shí)踐中修正改進(jìn)REF_Ref41935435\r\h[8]。2015年，張航在矩形陣列排布條件下，通過(guò)分析照度圖的對(duì)稱性，采用一種基于分式配光曲線生成折射率為1.4935的配光透鏡的方法，從而實(shí)現(xiàn)照度均勻分布REF_Ref41940926\r\hREF_Ref41935435\r\h[9]。2017年，郭旭等人依據(jù)最優(yōu)化方法的線性規(guī)劃理論，以調(diào)光系數(shù)之和最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了協(xié)作調(diào)光照明的數(shù)學(xué)模型。采用軟件為某個(gè)實(shí)際的照明場(chǎng)所建立仿真模型，得出了各盞燈的調(diào)光系數(shù)REF_Ref41935435\r\h[10]。2018年，駱偉岸根據(jù)靶場(chǎng)內(nèi)監(jiān)測(cè)儀和傳感器的光學(xué)系統(tǒng)照明需求，制定了光源的設(shè)計(jì)指標(biāo)，如工作距范圍、照明區(qū)域和LED的傾斜角度等參數(shù)，提出了碗型圓周陣列排布的光源設(shè)計(jì)方案REF_Ref41935435\r\h[11]。2019年，王天怡等人針對(duì)食品內(nèi)層包裝紙的缺陷特征，對(duì)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的照明光源進(jìn)行優(yōu)化，提高了內(nèi)層包裝缺陷的識(shí)別率，減少了缺陷包裝量REF_Ref41935435\r\h[12]。1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)機(jī)器視覺(jué)光源的研究發(fā)展起步較早，有著許多家全球領(lǐng)先的機(jī)器視覺(jué)公司?；魇抗荆↘eyence）成立1974年5月，總部位于日本大阪，是當(dāng)前世界機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域排名第一的公司?？的鸵暎℅ognex）是全球領(lǐng)先的機(jī)器視覺(jué)公司，康耐視于1981年成立?？的鸵暤哪K化視覺(jué)系統(tǒng)部門，總部位于美國(guó)馬薩諸塞州的Natick郡，專攻用于多個(gè)離散項(xiàng)目制造自動(dòng)化和確保質(zhì)量的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。美國(guó)AdvancedilluminationREF_Ref41935435\r\h[13]成立于1993年，主要服務(wù)于機(jī)器視覺(jué)行業(yè)，是世界上第一家專門服務(wù)于機(jī)器視覺(jué)的LED照明公司。其主營(yíng)業(yè)務(wù)為提供照明裝備，它的最新機(jī)器視覺(jué)光源產(chǎn)品AL295條形LED如圖1-3所示，該產(chǎn)品是一款高額定電流LED，可產(chǎn)生均勻且明亮的光線。圖1-3Advancedillumination光源產(chǎn)品REF_Ref41935435\r\h[14]2010年到2020年，是機(jī)器視覺(jué)光源發(fā)展極快的十年，大批量的專利申請(qǐng)獲得授權(quán)，大量論文被發(fā)表。MCSILCoulthardREF_Ref41935435\r\h[14]提出了根據(jù)光源射出光線的反射光線測(cè)試的方法；CTBourn等人REF_Ref41935435\r\h[15]，針對(duì)方形物體的邊緣特征，提出了光源環(huán)形排列打光的方式，為之后環(huán)形光源的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；SKKopparapuREF_Ref41935435\r\h[16]提出了一種運(yùn)用多個(gè)點(diǎn)光源對(duì)目標(biāo)平面進(jìn)行照射，通過(guò)優(yōu)化安裝參數(shù)獲得照度均勻平面方法；FWUlrich等REF_Ref41935435\r\h[17]人設(shè)計(jì)出了針對(duì)半導(dǎo)體檢測(cè)的機(jī)器