在機器視覺的實際應用中，大多數應用領域都需要使用由光源提供的燈光照明來提高圖像的亮度和對比度。同時，光源并不僅僅是為照亮物體而設計的，在機器視覺系統中，光源和照明方案的好壞往往會決定整個系統的成敗。大多數機器視覺系統的第一步可能是二值化，它將圖像中的被測物體（前景）和背景二值化為1和0，1代表前景，0代表背景。好的光照系統會極大地突出物體和背景之間的差異，從而大大簡化了圖像分割的算法；提高物體邊緣與背景之間的陡峭變化，從而提高了對物體的測量精度。設計不當的照明會使整個圖像的光照不均勻，從而給二值化帶來困難；會產生陰影或者過曝光，從而丟失圖像的重要細節；會增加圖像傳感器轉換圖像的噪音，從而加大圖像處理的難度和降低測量的精度等。所以首先對機器視覺系統的光源進行精心的設計是極其重要的。
不同的機器視覺系統的照明設計總是不一樣的，這是因為影響照明方案的因素非常多。例如光的強度、顏色、均勻性、光源的結構、大小、照射方式以及被測物體的光學特性、距離、物體大小、背景特性等。當然，物體本身的特性、工作環境情況等是最重要的因素。
照明設計涉及三個主要方面：光源的種類和特性、目標及其背景的光反射和傳送特性、光源的結構。最佳光源和照明方式的選擇需要理論知識，但實踐經驗以及反復的大量試驗也很重要。
表1列出了主要幾種光源的相關特性。
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光源
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顏色
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壽命（小時）
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發光亮度
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特點
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鹵素燈
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白色，偏黃
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5000-7000
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很亮
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發熱多，較便宜
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熒光燈
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白色，偏綠
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5000-7000
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亮
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較便宜
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LED燈
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紅，黃，綠，白，藍
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60000-100000
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較亮
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發熱少，固體，能做成很多形狀
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氙燈
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白色，偏藍
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3000-7000
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亮
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發熱多，持續光
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電致發光管
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由發光頻率決定
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5000-7000
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較亮
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發熱少，較便宜
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表1 各種光源對比
其中LED光源憑借其諸多的優點在現代機器視覺系統中得到越來越多的應用。其主要優點有：
•可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；
•可根據需要制成各種顏色，并可以隨時調節亮度；
•通過散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩定；
•使用壽命長（約3萬小時，間斷使用壽命更長）；
•反應快捷，可在10微秒或更短的時間內達到最大亮度；
•電源帶有外觸發，可以通過計算機控制，起動速度快，可以用作頻閃燈；
•運行成本低、壽命長的LED，會在綜合成本和性能方面體現出更大的優勢；
•可根據客戶的需要，進行特殊設計。
LED光源有紅、綠、藍、白四大類。紅色最常用，紅色波段的光線對CCD最敏感，穿透能力強；藍光的對物體表面擴散能力強，即對表面凹凸敏感，適合表面質量的檢測；綠光的亮度高，同時也適合特殊顏色物體的檢測，如照到綠色被測物體上，可以讓背景呈白色；白色為中性顏色，適合拍彩色圖片，或著拍黑白圖片，但被測物體有多種顏色。另外，還有紅外和紫外光源。當然，紅外的穿透能力最強，所以有人用紅外攝像頭“偷拍”；紫外對物體表面的細微特征都能夠反映出來，如刑偵照片就是如此。
