梁 宸， 张怀亮， 彭 玲

(中南大学 机电工程学院 ，湖南 长沙 410083)

0 引 言

照明光源是图像采集系统中关键的组成部分之一，其作用是利用待测物的光学特性，使光线以一种有利于突出目标物特征的方式进入相机，便于提取目标的有用信息，简化图像处理难度，提高检测效率与准确率。

目前关于间接照明光源的设计主要集中在两个方面，第一种是透镜自由曲面的设计，另一种是反射曲面的设计。关于透镜设计方面，上海大学的吴仍茂等人根据能量守恒定律建立偏微分方程，求解得到一种用于光学光刻中的轴外照射的自由形状透镜阵列[1]。浙江大学的陈恩果等人使用单纯形算法对单个透镜照明系统结构进行了优化，使投影面照度均匀度高达95 %[2]。南方科技大学的王凯等人提出一种改进的三维不连续自由曲面透镜设计方法，可有效提高隧道内的光照均匀度[3]。在光源的反射曲面设计方面，解放军电子工程学院的李登高等人根据圆形目标面的旋转对称结构建立自由曲面的偏微分方程，采用遗传算法对曲面轮廓进行结构优化，目标面照度均匀度提高了35 %，能量利用率提高了11 %，同时利用偏微分方程建立了一种反馈优化设计方法，优化设计后照度均匀性提高了近30 %[4,5]。复旦大学的刘正权利用微分方程进行数值计算，照度均匀，且能量利用率可高达94 %[6]。江南大学的高培丽等人利用有限元法，根据微分几何理论建立自由曲面反射面数学模型并求解出曲面模型数值解，目标区域照度均匀度可高达80 %[7]。……