暗场照明是漫射光被反射进入照相机，但镜面反射光线所示。暗场照明的光源在“W”之外。 除有纹理的表面和凸凹变换的表面外，光线被反射但不会进 入相机。
3.1.1 照射方式 照明系统按其照射方式可分为：背向照明(透射式照明)、 前向照明(反射式照明)、结构光照明和频闪光照明等。 1．背向照明 背向照明是被测物放在光源和相机之间，如图3-5所示。 光源置于物体的后面，可突出不透明物体的阴影或观察透明 物体的内部，获得高对比度的图像，还可将被测物的边缘轮 廓清晰地勾勒出来。该照射方法多用于精密测量系统，如工 件的尺寸测量。
相位光模式是将光栅图案投射到被测对象表面，受被测 对象曲面调制，光栅条纹发生形变，对采集到的变形条纹进 行解调便可以得到包含高度信息的相位变换，根据三角法原 理计算出高度，如图3-12所示。变形条纹可理解为相位和振 幅均被调制的空间载波信号[21]。基于相位测量的三维轮廓 技术理论也是光学三角法，但相位法并不直接寻找和判断由 于物体高度变动后的像点，而是通过相位测量间接实现。
3.1 工业用光源的分类 3.2 工业用光源的性能参数 3.3 工业光源的选型
与光源相关的几个概念：镜面反射是指平行光线照射到 平滑表面，反射光平行射出。漫反射是指平行光线射到粗糙 平面，反射光线会射向各个方向。发散反射是指表面既有纹 理又有平滑面时，对光线中给出了这几 种反射方式的不同。
3．结构光照明 结构光照明是通过特定手段使光源发出的光束具有某种 形状，并投射到被测物上，根据产生的畸变解调出被测物的 三维信息[19]，如图3-7所示。实现结构光照明的方法很多， 如使用光圈和透镜，或者相干光(激光)。结构光照明的应用 比较广泛，主要是针对复杂被测对象或特定目标，如为减小 复杂性而只将光投射到感兴趣的物体表面，或者利用二维视 觉系统来提取物体三维信息。利用结构光提取物体三维信息 具有很大的应用价值，其原理是基于光学的三角法测量原理。
照明方式可分为明场照明和暗场照明。 明场是指光线反射进入相机的光场区域，暗场是指光线 反射未能进入相机的光场区域(如图3-2所示)。当光源放置在 “W”状的明场区域照明，则为明场照明。通常为了获得良 好的明场照明效果，应将光源放置于相机透镜视野的2倍处。 明场照明的特点是能够形成高的对比度，而反光表面会生成 反射(如图3-3所示)。暗场照明的光源是放置在“W”之外的 暗场中，则光线是漫射光被反射后而进入相机，镜面反射光 线 点结构光模式
线结构光模式是向被测对象投射一条光束，光条由被测 对象表面深度的变化及间隙而受到调制，如图3-9所示。光 条的变化主要有光条畸变和不连续，畸变程度与物体表面的 深度成正比，不连续则表明物体表面有物理间隙。线结构光 模式是点结构模式的扩展。通过相机光心的视线束与激光平 面在被测物体相交，产生众多光点，因而，形成了点结构模 式中相似的三角几何约束。显然，线结构光模式的测量信息 量增大，而硬件实现复杂度并没有增加，因此被广泛应用。
点结构光模式是激光器发出的光束投射到物体上产生一 个光点，经过摄像机镜头成像后，光点在摄像机的像平面上 形成一个二维点。摄像机的视线和光束在空间相交于光点处， 形成三角几何关系，如图3-8所示。通过标定可以得到三角 几何约束关系，并由其可以唯一确定光点在某一已知世界坐 标系中的空间位置。点结构光模式通过逐点扫描物体来进行 测量，随着被测物体的增大，图像摄取和处理时间急剧增加。
2．前向照明 前向照明是光源和相机放置于被测物的同侧，如图3-6 所示。在实际应用中绝大部分都采用前向照明方式，比如条 形光源、同轴光源、环形光源、圆顶光源、线光源等。前向 照明又分为高角度照明(75度以上)和低角度照明(25度以下)， 其区别在于光源发射光线与被测物待测表面的夹角大小的不 同。应根据被测物背景部分机理的不同而决定使用“高角度IM体育” 或“低角度”照明。前向照明安装方便，但不易达到很高的 对比度。
4．频闪光照明 频闪光照明是用高频率的光脉冲照射物体。使用频闪光 照明时，要求相机的扫描速度与光源的频闪速度同步。目前 频闪照明方式一般都用光源的控制器控制光源达到频闪的功 能，频闪的工作方式可以大大提高光源的亮度和寿命，几乎 所有的LED光源都可以使用频闪照明方式。
3.1.2 光源形状 光源的形状有：条形光源、环形光源、背光源、AOI专 用光源、同轴光源、圆顶光源及组合光源。 1．条形光源 条形光源是由高密度直插式LED阵列组成的，其长度范 围从十几毫米到几米，其照射角度和安装位置可随意调节， 光源颜色可根据需求来搭配，如图3-13所示。
面结构光模式是将二维的结构光图案投射到物体表面上。 采用面结构光时，不需要进行扫描就可实现三维轮廓测量， 测量速度快，如图3-11所示。当结构光图案比较复杂时，为 了确定物体表面点与其图像像素点之间的对应关系，需要对 投射的图案进行编码，因此，这类方法又称为编码结构光测 量法。图案编码分为空域编码和时域编码。常用的编码方法 有二进制编码、随机图案编码、彩色编码、灰色编码、邻域 编码、相位编码及混合编码等[20]。
多线结构光模式(又称为光栅结构模式)是线结构光模式 的扩展。由光学投射器向被测对象表面投射多条光束，以获 得被测物体表面更大范围的深度信息，如图3-10所示。采用 多条光条的优势在于，一方面能够在一幅图像中处理多条光 条，提高图像处理效率；另一方面，被测物体表面的多光条 覆盖可以获得更多信息量。多光条可以用投影仪投影产生， 也可以利用激光器扫描产生。多线结构光模式的效率和信息 量极大地增加，引入了标定复杂性和光条识别问题。