在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，光源除了增加圖像對(duì)比度和亮度之外，另一個(gè)重要作用是盡可能加大被測(cè)物體和背景之間的差距。利用物體和背景對(duì)入射光的反射特性之差異可以強(qiáng)化這種差距，所以了解物體對(duì)光的反射和傳送的特性就尤為重要。

    物體對(duì)光的反射特性即從物體反射入射光的性能，有二種不同的反射特性。

    a. 鏡面式反射：光線的反射角等于入射角。鏡面式反射有時(shí)用途很大，有時(shí)又可能產(chǎn)生極強(qiáng)的眩耀。在大多數(shù)情況應(yīng)避免鏡面反射。

    b. 漫散：照射到物體上的光從各個(gè)方向漫散出去。在大多數(shù)實(shí)際情況下，漫散光在某個(gè)角度范圍內(nèi)形成，并取決于入射光的角度。如下圖所示

鏡面反射與漫反射
 

物體的反射傳送特性會(huì)受到顏色、光學(xué)密度、折射、紋理、高度等因素的影響。

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    顏色：人眼或攝像機(jī)觀察到的顏色可能是由三種不同的方式形成的：

    直接從照射光的波長(zhǎng)來(lái)區(qū)分顏色。例如在580nm附近波長(zhǎng)的光為綠色，利用此波長(zhǎng)光照射綠色物體，從而突出物體和背景差異；

    相加色：二種或三種波長(zhǎng)的光組合成某種波長(zhǎng)光的效果，例如黃色光(波長(zhǎng)為620nm)和藍(lán)色光(波長(zhǎng)為480nm)混合，出現(xiàn)綠色光的效果，但實(shí)際上在光譜的綠色部分并沒(méi)有這一光譜段的能量。利用光的這一特性，發(fā)明了彩色電視，電視監(jiān)視器中由紅、綠、藍(lán)三基色可基本上合成自然界的各種顏色。

    相減色：反射時(shí)，從光譜中去除某些波長(zhǎng)的光。如下圖所示，含有所有可見(jiàn)光譜的白光，照射到紅色物體后，紅色光譜被反射，而其它成份被物體吸收了。例如白的金屬如鋼，黃色金屬如金。它們之間的顏色的差別是因?yàn)殇撦^均勻地反射所有光譜的光，而金反射了白光，但從中減去了藍(lán)光，就會(huì)出現(xiàn)黃顏色的效果。

    相減色作用原理
 

    光學(xué)密度：不同物質(zhì)、不同厚度或不同化學(xué)特性的物體，在光線穿過(guò)它們時(shí)，穿透率是不同的。這種差異可能在整個(gè)光譜范圍內(nèi)存在，也可能只存在于光譜的某些點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，背光是檢測(cè)光學(xué)密度差異的最好辦法。

    折射：不同的透明物質(zhì)，具有不同的折散率。它們用不同方向傳送入射光。例如空氣和玻璃的折射率不同，當(dāng)定向光以某個(gè)方向照射時(shí)，在玻璃中的氣泡使光線彎曲，以致于產(chǎn)生黑的或亮的氣泡輪廓。

    紋理：物體表面的紋理在圖像處理時(shí)可能是有用的；也可能由于紋理太細(xì)了，以致無(wú)法分辨，但它又會(huì)影響到光的反射。有時(shí)紋理是重要的，應(yīng)該用光照來(lái)加強(qiáng)，而有時(shí)紋理又是不需要的，它會(huì)引起噪音的效果，應(yīng)該用光照來(lái)減弱紋理的影響。

    高度：物體中不同高度的特征可以用定向光來(lái)加強(qiáng)或者用漫射光來(lái)減弱高度的影響。

    表面方向：物體表面不同部位的相對(duì)方向的差異可以用定向光來(lái)加強(qiáng)，也可用漫散光來(lái)減弱。