光源是機器視覺系統中的關鍵組成部分，在機器視覺系統中十分重要。適當的光源照明設計，使圖像中的目標信息與背景信息得到最佳分離，可以大大降低圖像處理算法分割、識別的難度，同時提高系統的定位、測量精度，使系統的可靠性和綜合性能得到提高。反之如果光源設計不當，會導致在圖像處理算法設計和成像系統設計中事倍功半。因此，光源及光學系統設計的成敗是決定機器視覺系統成敗的首要因素。在機器視覺系統中，光源的作用至少有以下幾種:
1)照亮目標，提高目標亮度。
2)形成最有利于圖像處理的成像效果。
3)克服環境光干擾，保證圖像的穩定性。
4)用作測量的工具或參照。
由于沒有通用的機器視覺照明設備，因此針對每個特定的應用實例，要設計相應的照明裝置，以達到最佳效果。機器視覺系統中光源的價值也正在于此。
學習光源基礎知識
光源是能夠產生光輻射的輻射源，一般分為自然光源和人造光源。自然光源是自然界中存在的輻射源，如太陽等。人造光源是人為地將各種形式的能量(熱能、電能、化學能)轉化成光輻射能的器件，其中利用電能產生光輻射的器件稱為電光源。光源的基本參數如下。
輻射效率和發光效率
在給定波長γ1~γ2范圍內，某一光源發出的輻射能通量與產生這些輻射能通量所需的電功率之比，稱為該光源在規定光譜范圍內的輻射效率。
機器視覺系統設計中，在光源的光譜分布滿足要求的前提下，應盡可能選用輻射效率較高的光源。某一光源所發射的光通量與產生這些光通量所需的電功率之比，稱為該光源的發光效率。在照明領域或者光度測量系統中，一般應選用發光效率較高的光源。
光譜功率分布
自然光源和人造光源大都是由單色光組成的復色光。不同光源在不同光譜上將輻射出不同的光譜功率，常用光譜功率分布來描述。若令其最大值為1，將光譜功率分布進行歸一化，那么，經過歸一化后的光譜功率分布稱為相對光譜功率分布。
空間光強分布
對于各向異性光源，其發光強度在空間各方向上是不同的。若在空間某一截面上， 自原點向各徑向取矢量，則矢量的長度與該方向的發光強度成正比。將各矢量的斷點連起來，就得到光源在該截面上的發光強度曲線，即配光曲線。
光源的色溫
黑體的溫度決定了它的光輻射特性。對于非黑體輻射，常用黑體輻射的特性近似地表示其某些特性。對于一般光源，經常用分布溫度、色溫或相關色溫表示。
輻射源在某一波長范圍內輻射的相對光譜功率分布，與黑體在某一溫度下輻射的相對光譜功率分布一致，那么，黑體的這一溫度就稱為該輻射源的分布溫度。輻射源輻射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光的顏色相同，則黑體的這一溫度稱為該輻射源的色溫。由于某種顏色可以由多種光譜分布產生，因此色溫相同的光源，其相對光譜功率分布不一定相同。對于一般光源，若它的顏色與任何溫度下的黑體輻射的顏色都不相同，則用相關色溫表示該光源。在均勻色度圖中，如果光源的色坐標點與某一溫度下的黑體輻射的色坐標點最接近，則黑體的這一溫度稱為該光源的相關色溫。
光源的顏色
光源的顏色包含了兩方面的含義，即色表和顯色性。用眼睛直接觀察光源時所看到的顏色稱為光源的色表。例如，高壓鈉燈的色表呈黃色，熒光燈的色表呈白色。當用一種光源照射物體時，物體呈現的顏色(也就是物體反射光在人眼內產生的顏色感覺)與該物體在完全輻射體照射下所呈現的顏色的一致性，稱為該光源的顯色性。國際照明委員會(CIE)規定了14種特殊物體作為檢驗光源顯色性的“試驗色"。
光源的壽命
機器視覺系統多用于工業現場，系統與器件的維護是用戶關心的重要問題。采用長壽命光源降低后期維護費用是用戶的廣泛需求。常用的幾種可見光源有白熾燈、熒光燈、汞燈和鈉燈等，這些光源的一個最大缺點是光能不能保持長期穩定，衰減較快。以熒光燈為例，在使用的第一個100h內，光能將下降15%，隨著使用時間的增加，光能還將不斷下降。因此，如何使光能在一定程度上保持穩定，是實用化過程中亟需解決的問題。
發光二極管(LED)光源作為一種新型的半導體發光材料，在壽命方面具有非常明顯的。優勢
根據紐約特洛伊照明研究中心進行的獨立研究測試所獲得的結果可知，普通5mm LED在20mA驅動電流下工作時，光衰情況為: 2000 ~ 2500h，光衰到70%； 6000h，光衰到50%。
另有資料顯示，如果驅動電流降低到10mA，普通5mm LED的衰減速度將大大降低，半衰期可達10000~30000h。新型的大功率LED在壽命上又達到了一個新的高度， 20000h光衰到80%，并且此后的衰減非常緩慢，半衰期可達到100000h上。LED用作工業檢測設備光源的優勢非常明顯，是今后機器視覺系統光源制作的首選器件。
色光混合規律
光的三原色是紅、綠、藍，三原色中任意一色都不能由另外兩種原色混合產生，而其他色光可由這三色光按照一定的比例混合出來。
(1)色光連續變化規律——由兩種色光組成的混合色中，如果一種色光連續變化，則混合色也連續變化
(2)補色規律——三原色光等量混合，可以得到白光。如果先將紅光與綠光混合得到黃光、黃光再與藍光混合，也可以得到白光。這兩種顏色稱為補色。最基本的補色有一對：紅一青、綠一品紅、藍一黃。補色的一個重要性質：一種色光照射到其補色的物體上，則這種色光將被吸收。如用藍光照射黃色物體，則呈現黑色。
(3)中間色規律——任何兩種非補色光混合，可產生中間色。其顏色取決于兩種色光的相對能量，其鮮艷程度取決于兩者在色相順序上的遠近。
(4)代替規律——顏色外貌相同的光，不管它們的光譜成分是否一樣，在色光混合中都具有相同的效果。凡是在視覺上相同的顏色都是等效的，即相似色混合后仍相似。
色光混合的代替規律表明，只要在感覺上顏色是相似的便可以相互代替，所得的視覺效果是相同的。以上四種規律是色光混合的基本規律，這些規律可以指導機器視覺光源系統設計。例如，可以根據目標的顏色不同來選擇不同光譜的光源照射，利用補色規律和亮度相加原則得到突出目標亮度、削弱背景的目的，以達到最終突出目標的效果。
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