典型多光源多曝光系统的核心组成(中)

相机主体负责传感器的驱动、图像信号的预处理与传输，核心功能包括曝光参数调控、图像采集与存储、数据传输等。多曝光系统的相机需支持多档位曝光参数可调，包括曝光时间（通常支持微秒级至毫秒级可调）、增益（ISO）等，且需具备快速切换曝光参数的能力，确保在短时间内完成多组不同曝光参数的图像采集。相机的传输接口需具备高速传输能力，常见接口包括GigE Vision、USB3.0、Camera Link等，以实现多曝光图像序列的快速传输，避免数据丢失或延迟。部分高端相机还集成了图像预处理功能（如降噪、白平衡、 gamma 校正），可初步优化图像质量，减轻后续处理压力。

镜头组件负责将场景光线聚焦于图像传感器上，其性能直接影响成像的清晰度与分辨率。多光源多曝光系统的镜头需选择高分辨率、低畸变、大光圈的工业镜头，大光圈镜头可提升通光量，适配不同曝光参数的需求；低畸变镜头能确保成像目标的几何形状精准，避免因畸变导致的测量误差。镜头的焦距需根据成像距离与视场大小选择，同时可搭配调焦机构与光圈调节机构，实现焦距与通光量的精准调控。对于多光源照明的复杂场景，部分系统还会采用变焦镜头，通过调节焦距适配不同尺寸的成像目标。

控制模块是多光源多曝光系统的“大脑”，负责统筹各模块的协同工作，实现光源照明模式与曝光参数的精准匹配、动态调控及数据联动，主要由主控单元、协同控制算法、人机交互界面三部分构成。主控单元通常采用工业级微处理器（MCU）、FPGA或工业计算机，具备强大的运算能力与多接口扩展能力，可通过多种通信协议（如RS485、I2C、以太网）与光源驱动模块、相机进行通信，发送控制指令并接收反馈数据。FPGA因具备并行运算能力，能实现光源与曝光参数的快速同步调控，是多光源多曝光系统的主流主控选择。

协同控制算法是控制模块的核心，负责根据成像场景的实际情况，动态优化光源照明模式（如各光源的亮度、点亮时序）与曝光参数（曝光时间、增益）的组合。典型算法包括自适应曝光算法、光源与曝光匹配算法、多帧图像融合算法等：自适应曝光算法通过分析当前采集图像的亮度直方图，判断图像的过曝/欠曝区域，自动调整曝光参数；光源与曝光匹配算法则根据成像目标的特征（如材质、颜色、表面粗糙度），选择最优的光源组合与对应的曝光参数，例如对于反光材质的零件，选择低亮度同轴光源配合短曝光时间，避免镜面反射过曝；多帧图像融合算法则将多组不同光源、不同曝光参数采集的图像进行融合，生成一张亮度均匀、细节丰富的高质量图像。

人机交互界面用于实现系统参数的设置、工作状态的监控与数据管理，常见形式包括触摸屏、上位机软件（如基于LabVIEW、Qt开发的软件）。用户可通过界面设置光源的照明模式、各光源的亮度等级、曝光参数的档位、图像采集的触发方式（手动触发、自动触发、外部触发）等；同时界面可实时显示系统的工作状态（如各光源的工作状态、当前曝光参数、图像采集进度），并支持多曝光图像序列的实时预览、存储与导出，方便用户进行参数调试与结果分析。