在机器视觉系统中，“打光”是第一步，也是最重要的一步。如何挑选合适的光源是“打好光”的关键，是直接决定打光成像效果的灵魂所在。和光源相关最重要的因素之一就是光源颜色，不同颜色的光与物质相互作用的方式不同（如反射、吸收、散射、透射），根据这一特性，可以让肉眼难以分辨的缺陷和特征在相机下无所遁形。本文将探讨机器视觉中常见的LED光源颜色有哪些？不同颜色光对打光成像有什么样的影响？同时探讨如何根据被测物特征和检测需求，选择最合适的光源颜色，从而优化图像对比度、消除干扰、提升整个视觉系统的稳定性和精度。

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一、常见的光源颜色有哪些？适用范围是哪些？

（1）可见光

（2）不可见光

• 红外光

色温大致在 780-1400K，属于不可见光，穿透力强，能够消除颜色对检测的干扰，在LCD 屏检测、视频监控领域应用广泛。针对常用相机，相机的量子效率低于可见光，通常选用850或940nm的近红外波段光线；近红外光源通常搭配黑白相机使用，常用彩色相机无法接收红外光。

【举例：印花毛巾上的发丝检测】

红外光能够抑制黑色/灰色背景颜色的作用。在可见光中，毛巾上染料的颜色对比度较强，清晰可分辨；在近红外光中，染料的颜色的完全消失，为此能够分辨出毛巾上的发丝。

• 紫外光

色温在 190-400K 区间，波长短，频率高，能量高，可激发荧光物质发光可以对生物检材/含有荧光计的胶水或油墨的检测。通常配合滤光片，进行荧光物质检测。散射性好，用与注射液灰尘颗粒检测或者缺陷检测。

二、如何根据被检测物选择合适的颜色？

视觉应用中，为目标颜色合理地选择光源的颜色有利于降低算法难度、提高系统稳定性。选择光源颜色的本质是利用被检测物体与背景（或不同特征）对特定波长光线的反应差异，从而在图像中最大化我们关心的特征，最小化干扰信息。目标不是照亮物体，而是让相机“看到”你想要的特征和背景之间尽可能大的灰度差/颜色差。

光源的颜色特性主要体现在两个方面：人眼直接观察光源所看到的颜色，即光源发出光的颜色；显色性，光源发出的光照到物体上后，反射光显现物体颜色的能力。根据光源的颜色特性，可以依据具体的检测目标来选择最合适的光源。在光照环境中，使用与物体本色相邻或相同的颜色照射物体在图像中的亮度会相对比较高；反之，如果使用互补色光照，则会使物体在图像中显得比较暗，选择合适颜色的光照可以对某颜色特征实现增强或削弱对比度。

图：色环

• 同类色

同类色指色相性质相同，但色度有深浅之分。是色相环中15°夹角内的颜色。如深红与浅红，深蓝与浅蓝。

• 邻近色

邻近色，就是在色带上相邻近的颜色。例如红色和橙色。是色相环中，凡在60度范围之内的颜色都属邻近色的范围

• 互补色/对比色

有非常强烈的对比度，在颜色饱和度很高的情况下，可以创建很多十分震撼的视觉效果。例如橙和蓝、红和绿、黄和紫。在色相环中每一个颜色对面(180度对角)的颜色。

• 类似色

类似色是指在色轮上相邻的三个颜色。在色轮上90度角内的色统称为类似色。例如红－红橙－橙、黄－黄绿－绿、青－青紫－紫等均为类似色

基于以上颜色理论，在开始选择光源颜色时，需要先明确被检测物的关键特征是什么，是划痕还是尺寸等物理特征。如果是为了检测特殊物质，如荧光剂、油脂或隐形特征，则推荐选择不可见光中的紫外光源。如果想区分颜色，必须用白光。如果想忽略颜色，突出纹理，则用单色光：1）材质为透明时，推荐使用红光，因为长波长，穿透力强，可减少散射凸显内部结构或穿过物体。如，检测透明瓶身上的黑色标签，使用红光。因为标签吸收红光呈黑色，而透明瓶身会让大部分红光透过，在相机中形成极高的黑白对比度。2）材质为不透明时，推荐使用蓝光，波长相对短，散射较强，对微小缺陷更敏感。如检测金属表面的划痕，使用低角度的蓝光。蓝光在光滑的金属表面会发生镜面反射（过曝），而划痕处会发生漫反射，在图像中划痕呈现为明亮的线条，背景则为黑色，对比度极高。

在使用单色光时，为了获得更高的图像对比度，通常会使用”补色“来实现，意思是使用一种颜色的光源，使其波长尽可能靠近被测物表面颜色的补色，从而最大化地让被测物吸收光线，使其在图像中变得最暗（甚至黑色），从而与反射此光的背景形成极高的对比度。简单理解为：用“相反”颜色的光去照，能让物体变暗；用“相同”颜色的光去照，能让物体变亮。如果要将目标打成白色需要选用同类色，如果要目标打成黑色需要选用互补色。

物体呈现某种颜色，是因为它反射了光谱中对应颜色的光，而吸收了其他颜色的光。一个红色的物体，是因为它主要反射了红光，而吸收了绿光和蓝光（尤其是其补色——青色光），在机器视觉中，如果我们想让这个红色的物体在图像中看起来尽可能暗（例如，我们希望它作为一个缺陷或标记消失），我们就应该使用它最擅长吸收的光，也就是它的补色（青色光）去照射它。但在工业实践中，我们很少使用真正的“品红色”或“青色”光源。更常见的做法是使用其最接近的单色LED——蓝色/绿色光源，物体会吸收大部分光线，因此在黑白相机眼中，它就变成了一个深色、低灰度的目标。反之，如果我们想让它非常亮，我们就用红光去照射它，它会大量反射红光，从而变得非常明亮。

补色光源是对单色光的补充和深化，不是否定单色光，而是告诉你具体该选哪一种颜色的单色光才能得到最佳效果，在很多高端检测中，如区分颜色相近的物体、检测低对比度缺陷，利用补色关系是唯一可靠的解决方案。补色关系是强有力的理论指导，但材料的化学成分、表面纹理（漫反射 vs. 镜面反射）都会影响最终效果，所以最终必须进行现场打光测试，以确认理论是否有效。需要注意的是，补色策略主要应用于黑白相机。彩色相机会捕捉颜色信息，但补色原理同样可以用于创建通道间的高对比度。

总结：机器视觉光源颜色的选择取决于检测要求，由于不同材质的光学特性都不一样，光源的应用非常灵活，任何照明方案都需要实际测试验证。光源的颜色绝非一个简单的审美选择，而是一门精密的科学。它是机器视觉工程师工具箱中最强大的工具之一。深刻理解不同波长光线的特性，并灵活运用它们与被测物的相互作用规律，能够将看似复杂的检测难题化繁为简，从根本上提升图像质量，最终确保视觉检测项目的成功与高效。