光源波长、偏振与滤光片怎么选

打光的目的不是把画面照亮，而是把要判的特征与不需要判的部分在灰度上拉开。同一个划痕，在一种打光下几乎看不见，换一个波长或加一片偏振片就清晰可辨，差别不在亮度，而在对比度。理解了这一点，打光就从「加两盏灯试试」变成一件有方向的事：先想清楚要区分的是哪两种东西，再去找能放大它们差异的那个变量。波长、偏振与滤光片，就是三个可以直接改变灰度差的变量。

先用颜色对比度，再谈亮度

一个物体呈现某种颜色，是因为它反射该颜色的光、吸收互补颜色的光。由此可以推出一条很实用的规则：用物体自身的颜色去照它，它会变亮；用互补色去照它，它会变暗。举一个具体例子：要在白色包装上检测黄色标记。白光下黄色与白色都亮，灰度差很小，阈值很难定。改用蓝光照明，黄色吸收蓝光而变暗，白色仍然反射蓝光而保持亮，两者的灰度差立刻被拉开，判定就变得简单。反过来，如果要检测黄色标签上的黑色字符，就不该用蓝光，因为黄色被压暗之后与黑字反而接近了，这时应该用黄光或红光。

单色光相比白光还有一个常被低估的好处：它把颜色的维度压缩掉了。白光包含所有波长，不同材料对白光的反射会混在一起，灰度差被平均掉；单色光下每种材料按自己对该波长的反射率出灰度，差异被放大，同一种材料在不同批次的颜色波动也更容易被压制。这也是为什么黑白工业相机配单色光源，在多数检测任务里比彩色相机更稳。

偏振：专门对付镜面反光

金属加工面、塑料件、玻璃、覆膜表面的镜面反光，会把画面局部打爆，把本来就在那里的缺陷淹掉。偏振的做法是在光源前加一片偏振片，让照到工件上的光变成单一偏振方向；再在镜头前加一片与之正交的偏振片。镜面反射基本保持入射光的偏振方向，会被镜头前那片挡掉；而进入材料内部再散射出来的漫反射光偏振方向被打乱，能顺利通过。结果是反光被压下去，表面之下的纹理和缺陷反而更清楚。

代价必须提前算清楚。一对正交偏振片会损失掉大部分光能量，实际可用光通量往往只剩原来的两三成，这意味着要么换更强的光源，要么延长曝光时间。对金属件这类本身就反光的工件，多花的这部分钱通常比反复调整算法划算；对哑光表面、本来就是漫反射的工件，加偏振就是白白损失亮度，没有任何收益。判断方法很简单：关掉环境光，用一只强光手电照工件，如果出现刺眼的亮斑，偏振就有价值。

滤光片：把环境光挡在镜头外面

车间里的光一直在变：卷帘门打开时阳光斜射进来、叉车经过带来一片移动的反射、一排顶灯坏了、隔壁工位换了新的设备。这些光与你的检测无关，却直接改变图像的灰度。使用单色光源时，在镜头前加一片同波长的窄带滤光片，就能把绝大部分环境光挡在感光面之外——这是提高图像稳定性最便宜的一条措施，一片滤光片的成本远低于后期处理这些波动所花的时间。

用滤光片有一个前提：光源与滤光片的中心波长必须匹配，而且光源要是窄带的。白光灯配窄带滤光片，等于把绝大多数能量滤掉，画面只会变暗；用 850 纳米红外光源配 850 纳米滤光片，才是有效组合。另外窄带滤光片有角度特性，入射角越大中心波长偏移越多，所以镜头视野边缘的滤波效果会比中心弱一些，视场很大时这点要留意。车间环境对成像的影响不止光照一条，粉尘、油雾、温度与振动同样在起作用，可以一并参考车间环境因素。

一套三步选型顺序