視覺光源理解技巧有哪些

本文目錄一覽：

• 1、機器視覺中所用到的同軸光源和其它光源的優(yōu)缺點，以及使用方法
• 2、機器視覺光源的如何選擇
• 3、機器視覺光源的選擇
• 4、如何選擇工業(yè)相機的視覺光源
• 5、機器視覺檢測系統(tǒng)光源選型技巧
• 6、新手必學的基礎用光技巧

機器視覺中所用到的同軸光源和其它光源的優(yōu)缺點，以及使用方法

1、同軸光源

同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分采用分光鏡設計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。應用領域:系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別。

2、背光源

用高密度LED陣列面提供高強度背光照明，能突出物體的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。紅白兩用背光源、紅藍多用背光源，能調配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。應用領域:機械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點檢測，透明物體劃痕檢測等。

3、條形光源

條形光源是較大方形結構被測物的首選光源；顏色可根據需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調。應用領域:金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。

4、環(huán)形光源

環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設計，節(jié)省安裝空間；解決對角照射陰影問題；可選配漫射板導光，光線均勻擴散。應用領域:PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查

5、AOI專用光源

不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息；外加漫射板導光，減少反光；不同角度組合；應用領域:用于電路板焊錫檢測。

6、球積分光源

具有積分效果的半球面內壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個圖像的照度十分均勻。應用領域:合于曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強的物體表面檢測。

7、線形光源

超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測場合。應用領域:陣相機照明專用，AOI專用。

8、點光源

大功率LED，體積小，發(fā)光強度高；光纖鹵素燈的替代品，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等；高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。應用領域:適合遠心鏡頭使用，用于芯片檢測，Mark點定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源

四邊配置條形光，每邊照明獨立可控；可根據被測物要求調整所需照明角度，適用性廣。應用案例:CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對位光源

對位速度快；視場大；精度高；體積小，便于檢測集成；亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。應用領域:VA系列光源是全自動電路板印刷機對位的專用光源。

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機器視覺光源的如何選擇

光源選擇應注重以下幾點：

1、 對比度

好的光源應該要保證將物體的特征明顯的表現出來，易于與其他物體形成對比。那么，怎么用光源來檢測圖像的對比度呢？可以使用相同顏色的光源照射物體，看看是否有部分變亮；或是采用相反顏色的光源照射物體，看是否有部分變暗；或是采用不同的波長照射物體，物體穿透能力越強，波長則越短。

2、適應性

好的光源應該能夠做到在實驗中和實際中的效果一致，要擁有良好的適應環(huán)境的性能。

3、均勻性

光源在使用的時候要保證均勻性，要保證整個系統(tǒng)的正常運行

4、可維護性

可以了解下51camera自主研發(fā)的機器視覺光源

ZQA-3000W 為51camera自主研發(fā)，專為復雜環(huán)境下視覺照明使用的光源。具有照射范圍大，亮度高，亮度穩(wěn)定等優(yōu)點。在高速頻閃的工作模式下可以精準控制點亮時刻及點亮時間；可以在高速、遠距離、大范圍、危險環(huán)境、高溫、光線干擾等各種環(huán)境下為視覺系統(tǒng)提供可靠的照明。

ZQA-3000W 選用超高品質材料，瞬間亮度超高、穩(wěn)定性好。在指定大小區(qū)域內，可以達到 1000000Lux 以上瞬間亮度。產品可無衰減點亮 10^8 次以上。

ZQA-3000W 采用獨有技術，可瞬間增量至普通光源的十倍以上。 驅動電路為自主研發(fā)電路，點亮時間可做 us 級調節(jié)，可提供反接保護，過載保護等。

應用場景：

公路智能交通

軌道交通

隧道檢測

大型工件定位及檢測

機器人抓取

安全與監(jiān)控

醫(yī)藥生產

化學生產

高溫狀態(tài)下物體檢測

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機器視覺光源的選擇

機器視覺光源的選擇

機器視覺光源的選擇，現代生活中日常照明離不開燈光，房屋裝修更是對光源的要求比較高，光源大體分為冷光和暖光，不同光源視覺感都不同，下面一起來了解一下，機器視覺光源的選擇。

機器視覺光源的選擇1

機器視覺光源

機器視覺檢測系統(tǒng)采用CCD照相機將被檢測的目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號，圖像處理系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如面積、數量、位置、長度，再根據預設的允許度和其他條件輸出結果，包括尺寸、角度、個數、合格不合格、有無等，實現自動識別功能。

機器視覺光源的選擇

一、簡單的預備知識

1、因材質和厚度不同、對光的透過特性（透明度）各異。

2、光根據其波長之長短、對物質的穿透能力（穿透率）各異。

3、光的波長越長、對物質的透過力越強，光的波長越短、在物質表面的擴散率越大。

4、透射照明、即是使光線透射對象物、并觀察其透過光之照明手法。

二、光源

1、穏定均勻的光源極其重要。

2、目的：將被測物與背景盡量明顕區(qū)分。

3、摂取圖像時、最重要之處是如何鮮明地獲得：被測物與背景的濃淡差。

4、目前，在圖像處理領域中最広范的技術手法是：二值化（白黒）處理。

以上就是我針對機器視覺光源的選擇這一科技的發(fā)明闡述的資料了，隨著科技的發(fā)達每天都有很多新鮮的東西問世，無論是那一方面的機器還是新鮮事物都是隨著人們的需求而發(fā)展的。像褪殼機一類的就是褪花生跟瓜子發(fā)明的，都是省力又省時間的偉大發(fā)明呢。

機器視覺光源的選擇2

一套完整的視覺檢測系統(tǒng)主要包含圖像采集部分和圖像分析部分，而圖像采集部分主要由工業(yè)相機、工業(yè)鏡頭以及機器視覺光源承擔，今天我們主要介紹機器視覺光源的相關基礎知識及選型技巧。

首先我們需要了解，機器視覺中的光源起到哪些作用：

1.照亮目標，提高亮度；

2.形成有利于圖像處理的成像效果，降低系統(tǒng)的復雜性和對圖像處理算法的要求；

3.克服環(huán)境光干擾，保證圖像穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的精度、效率。

恰當的光源照明設計可以使圖像中的目標信息與背景信息得到最佳分離，這樣不僅大大降低圖像處理的算法難度，同時也提高系統(tǒng)的精度和可靠性。但非常遺憾，目前沒有通用的機器視覺照明系統(tǒng)應對不同的檢測要求，因此針對每個特定的案例，都需要設計合適的照明裝置，以達到最佳效果。而不合適的照明，則會引起很多問題，機器視覺光源如此重要，卻往往被很多人忽視。

目前機器視覺光源主要采用LED（發(fā)光二極管），由于其形狀自由度高、使用壽命長、響應速度快、單色性好、顏色多樣、綜合性價比高等特點在行業(yè)內廣泛應用：

一、形狀自由度

一個LED光源是由許多單個LED組合而成的，因而跟其他光源相比，可做成更多的形狀，更容易針對用戶的情況，設計光源的形狀和尺寸。

二、使用壽命長

為了使圖像處理單元得到精確的、重復性好的測量結果，照明系統(tǒng)必須保證相當長的時間內能夠提供穩(wěn)定的圖像輸入。LED光源在連續(xù)工作10000到30000小時后，亮度衰減，但遠比其他光源效果好。此外，用控制系統(tǒng)使其間斷工作，可抑制發(fā)光管發(fā)熱，壽命也將延長一倍。

三、響應速度快

LED發(fā)光管響應時間很短，響應時間的真正意義是能按要求保證多個光源或一個光源不同區(qū)域之間的工作切換，采用專用控制器給LED光源供電時，達到最大照度的時間小于10s。

四、顏色多樣

除了光源的形狀以外，得到穩(wěn)定圖像輸入的另一方面就是選擇光源的顏色。甚至相同形狀的光源，由于顏色的不同得到的圖像也會有很大的差別。實際上，如何利用光源顏色的技術特性得到最佳對比度的圖像效果一直是光源開發(fā)的主要方向。

五、綜合性運營成本低

選用低廉而性能沒有保證的產品，初次投資的節(jié)省很快會被日常的維護、維修費用抵消。其他光源不僅耗電是LED光源的2~10倍，而且?guī)缀趺吭戮鸵鼡Q，浪費了維修工程師許多寶貴的時間。而且投入使用的光源越多，在器件更換和人工方面的花費就越大，因此選用壽命長的LED光源從長遠看是很經濟的'。

機器視覺照明技術基礎知識：

1）照射方式

選擇不同的光源，控制和調節(jié)照射到物體上的入射光的方向是機器視覺系統(tǒng)設計的最基本的參數。它取決于光源的類型和相對于物體放置的位置，一般來說有兩種最基本的方式：直射光和漫射光，所有其它的方式都是從這兩種方法中延伸出來的。

直射光：入射光基本上來自一個方向，射角小，它能投射出物體陰影；

漫射光：入射光來自多個方向，甚至于所有的方向，它不會投射出明顯的陰影。

2）反射方式

物體反射光線有兩種不同的反射特性：直反射和漫反射。

直反射：光線的反射角等于入射角。直反射有時用途很大，有時又可能產生極強的眩耀。在大多數情況應避免鏡面反射。

漫反散：照射到物體上的光從各個方向漫散出去。在大多數實際情況下，漫散光在某個角度范圍內形成，并取決于入射光的角度。

3）顏色

光譜中很大的一部分電磁波譜是人眼可見的，在這個波長范圍內的電磁輻射被稱作可見光，范圍在400nm至760nm之間（有的人可以觀測到380~780nm），即從紫色380nm到紅色780nm。

色環(huán)就是把可見光光譜中的色彩進行排序，形成紅色連接到另一端的紫色。機器視覺中應用的色環(huán)通常包括6種不同的顏色，分為兩大類：暖色和冷色。暖色由紅色調構成，冷色來自于藍色調。通常用相反色溫的光線照射，圖像可以達到最高級別的對比度；相同色溫的光線照射，可以有效濾除。因此靈活利用色溫特性，對我們選擇光源很有幫助。

4）明視場和暗視場

明視場是最常用的照明方案，采用正面直射光照射形成。而暗視場主要由低角度或背光照明形成。對于不同項目檢測需求，選擇不同類型的照明方式，一般來說暗視場會使背景呈現黑暗，而被檢物體則呈現明亮。

5）光源分類

目前主要有以下幾種分類方式：

a）顏色

常用光源顏色集中在可見光范圍，主要有白光（復合光）、紅色、藍色、綠色，另外紅外光也比較普及，而紫外光由于各種原因，應用較少。

b）外形

各廠家會根據不同光源外形特性進行分類，也是目前的主流分類，比如環(huán)形光源、環(huán)形低角度光源、條形光源、圓頂光源（碗光源/穹頂光源）、面光源等。

c）工作原理/特性

按不同的應用方式或者原理進行分類，主要有無影光源、同軸光源、點光源、線光源、背光源、組合光源以及結構光源等。

常見的光源類型及照明方式

1.一般目的的照明（直接照明）：光直接射向物體，得到清楚的影像。

當我們需要得到高對比度物體圖像的時候，這種類型的光很有效。但是當我們用它照在光亮或反射的材料上時，會引起類似鏡面的反光。通用照明一般采用環(huán)狀或點狀照明。環(huán)光是一種常用的通用照明方式，很容易安裝在鏡頭，可給漫反射表面提供足夠的照明。

2.暗場照明：暗場照明是相對于物體表面提供低角度照明。

使用工業(yè)相機拍攝鏡子，如果視野內能看見光源就認為是亮場照明，相反的在視野中看不到光源就是暗場照明。因此光源是亮場照明還是暗場照明與光源的位置有關。通常，暗場照明應用于對表面突起部分的照明或表面紋理變化的照明。

3.背光照明：從物體背面射過來均勻視場的光，通過相機可以看到物面的側面輪廓。

背光照明常用于測量物體的尺寸和方向。背光照明產生很強的對比度。應用背光技術時，物體表面特征可能會丟失。例如，可以應用背光技術測量硬幣的直徑，但是卻無法判斷硬幣的正反面。

4.漫射照明：連續(xù)漫反射照明應用于物體表面的反射性或者表面有復雜的角度。

連續(xù)漫反射照明應用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對于完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達到170球面度立體角范圍的均勻照明。

5.同軸照明：同軸光的形成——通過垂直墻壁出來的發(fā)散光，射到一個使光向下的分光鏡上，相機從上面通過分光鏡看物體。

這種類型的光源對檢測高反射的物體特別有幫助，還適合在周圍環(huán)境產生陰影的影響下，檢測面積不明顯的物體。

6.偏振片：只允許振動方向平行于其允許方向的光通過，垂直分量被截止。

針對具體的應用，從眾多的方案中選擇一個最好的照明系統(tǒng)是整個圖像處理系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關鍵。

如何選擇工業(yè)相機的視覺光源

機器視覺系統(tǒng)隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，被廣泛的應用于工業(yè)檢測中，工業(yè)檢測應用于識別、表面質量、圖像處理、圖像采集等。

一個完整的機器視覺系統(tǒng)包括：工業(yè)相機、光源、圖像采集卡、圖像采集軟件等。

告訴大家如何選擇合適的機器視覺光源呢？要注意一下幾點：

1、亮度：在兩種光源中選擇時，最佳的選擇是更亮的那個。

當光源不夠亮時，可能有三種不好的情況會出現。

第一，工業(yè)相機的信噪比不夠；由于光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現噪聲的可能性也隨即增大。

第二，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。

第三，當光源的亮度不夠的時候，自然光等隨機光對系統(tǒng)的影響會最大。

2、光源均勻性：不均勻的光會造成不均勻的反射。均勻關系到三個方面。

第一，對于視野，在攝像頭視野范圍部分應該是均勻的。簡單的說，圖像中暗的區(qū)域就是缺少反射光，而亮點就是此處反射太強了。

第二，不均勻的光會使視野范圍內部分區(qū)域的光比其他區(qū)域多。從而造成物體表面反射不均勻（假設物體表面的對光的反射是相同的）。

第三，均勻的光源會補償物體表面的角度變化，即使物體表面的幾何形狀不同，光源在各部分的反射也是均勻的。

3、光譜特征：光源的顏色及測量物體表面的顏色決定了反射到攝像頭的光能的大小及波長。

白光或某種特殊的光譜在提取其他顏色的特征信息時可能使比較重要的因素。當分析多顏色特征的時候，選擇光源的時候，色溫是一個比較重要的因素。

4、壽命特性：光源一般需要持續(xù)使用。為使圖像處理保持一致的精確，視覺系統(tǒng)必須保證長時間獲得穩(wěn)定一致的圖像。

5、對比度：對比度對機器視覺來說非常重要。機器視覺應用的照明的最重要的任務就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產生最大的對比度，從而易于特征的區(qū)分。

對比度定義為在特征與其周圍的區(qū)域之間有足夠的灰度量區(qū)別。好的照明應該能夠保證需要檢測的特征突出于其他背景。

機器視覺檢測系統(tǒng)光源選型技巧

選擇最合適機器視覺照明光源的八個小技巧：

（1）檢測材料缺損請使用亮度高的光；

（2）精確定位請使用合適波長的光；

（3）檢測玻璃上的刮痕請使用非漫射的光，即Non-Diffused Light；

（4）檢測透明包裝請使用漫射光，即Diffused Light；

（5）創(chuàng)造對比請使用顏色光；

（6）檢測快速移動物體請使用頻閃光；

（7）消除反射時請使用紅外光；

（8）消除顏色變化請使用紅外光；

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新手必學的基礎用光技巧

導語：都說攝影是光的藝術，用光既是一種基本功，又是體現攝影師水平高低的重要內容。無論你多么會構圖，多會運用道具和布置場景，最終在完成的影像上，你會發(fā)現，還是光起到了最決定性的作用，因為攝影本來就是用光在繪圖。所以，正如文章標題所說的，不會用光還玩什么攝影?在此，我特地整理了一篇較為系統(tǒng)基礎的用光知識，不懂用光的你，趕緊補補課吧。

新手必學的基礎用光技巧

一、光源

光源指的是供攝影用的光線來源，主要分為自然光、環(huán)境光和人造光三種。

1、自然光

自然光又稱為“天然光”，是太陽照射至地球上的光線，以及月光和星光。自然光的強度和方向是不能由攝影者任意調節(jié)和控制的，只能選擇改變被攝體的角度和等待時機，因此，攝影人在拍攝前，應去了解自然光的變化和對攝影用光的影響。

2、環(huán)境光

環(huán)境光其實也是人造光源的一種，如室內的照明燈，室外的路燈、霓虹燈、車燈，此類人造的燈光，卻又不是專用于攝影的燈光，都屬于環(huán)境光。

3、人造光

這里所說的人造光是指攝影專用的燈光，它與環(huán)境光的區(qū)別在于，它是可以被攝影師控制的。如閃光燈、LED拍攝燈等等。

二、光質

光質是指拍攝所用光線的軟硬性質，可分為硬質光和軟質光。

1、硬光(直射光)

硬光即是強烈的直射光，如沒有云彩遮擋的太陽光，或直接照射在人或物體上的人造光，如閃光燈、照明燈光等。直射光照下的人或物體受光面和陰影部分光比較大，亮部清晰，陰影濃重，畫面反差強烈，立體感強。多用于表現硬朗、粗糙或質感強的物體或人物。在自然光照下，晴天或中午時，光線較硬。

2、軟光(散射光)

軟光也可稱為柔光，軟光是一種漫散射性質的光，沒有明確的方向性，在被照物上不留明顯的陰影。其反差較小，明暗過渡比較柔和，表現層次變化細膩，色調層次豐富，一般多云或陰天就會產生軟光的效果。由于軟光比較柔和細膩，所以經常被用于女性和兒童題材的拍攝中。

三、光位

1、順光

順光是攝影時最常使用的采光手法，是從被攝體正面照射過來的光線。它的.特點是能把被攝體的形態(tài)和顏色表現得非常到位。因此，順光最常被使用在風景攝影領域，不僅可充分展現地形、地貌，順光下湛藍、飽滿的天空也是襯托各種風景的最佳背景。

但順光拍攝時，被攝體側面不容易產生陰影，缺乏立體感，畫面會顯得平淡，缺乏藝術性。在使用順光拍攝人像時，應盡量尋找深色背景或能突出主體的表現形式，有時候為了表現出人物背景天空的湛藍色或細節(jié)，也會采用順光。

2、側光

拍照時，凡是從被攝物的左右側面45度-90度角打來的光線，都可以泛稱為側光。側光千變萬化，只要在拍攝時稍微改變光源角度，就能為整張照片營造出截然不同的效果，增添戲劇性。此外，側光能夠依據被攝物的型態(tài)特征，營造出豐富的光影變化，因此在各式各樣的攝影領域中應用甚廣。

一般來說，側光適合應用在表現被攝物的質感、輪廓、形狀和紋理，或是用來強調甚至夸大被攝物的立體感，對建筑物的雄偉高大很有表現力。同時，拍攝男子肖像多采用側光，給人以硬朗的感覺。

3、逆光

逆光即是從被攝體后方照射過來的光線。從被攝體正面看，被攝體輪廓光顯得非常明亮，閃爍的光輝很漂亮。這是最具戲劇張力的用光方式，可以創(chuàng)造富有戲劇感或意境的影像，卻也可能讓被攝主體的面貌與細節(jié)完全看不清，拍攝時要特別注意。然而，如果能妥善運用逆光，可以為被攝主體增添更多細節(jié)，例如表現模特兒輕柔的發(fā)絲、昆蟲身上的纖毛，甚至是空氣中飄揚著的塵埃。

逆光拍攝人物時，由于人的正面處于陰影中會顯得很暗，因此，要做的是盡量讓臉部曝光準確，這樣的效果或許會讓背景曝光過度，光暈嚴重，但如果控制得好，效果還是很不錯的。當然，還可以用反光板或閃光燈進行正面補光，平衡畫面曝光，或者用逆光表現剪影的效果。

4、頂光

頂光即從被攝體頂部往下照射的光線。在戶外，最常遇上頂光的時刻大約在上午11點到下午3點左右。在頂光的條件下拍攝，人物的鼻下人中處和脖子處容易產生陰影，甚至很容易產生黑眼袋，顯得模特不怎么好看，一般來說，運用頂光是不容易進行拍攝的，但使用得當一樣可以拍出漂亮的照片，比如讓模特抬頭來改變光線的照射方向。

而在拍攝風景時，頂光卻是不錯的選擇，可以營造明朗、活潑、熱情的氣氛。

5、底光

底光和頂光正好相反，它是從人的腳下垂直照上來的光線，往往會使被攝主體顯得陰森、恐怖和刻板。底光更多出現在舞臺戲劇照明中，而在人像拍攝中較少用到，但低角度的反光板、廣場的地燈、地面的反光等也帶有底光的性質，可作為補光效果。

6、倫勃朗光

倫勃朗光是一種專門用于拍攝人像的特殊用光技術。拍攝時，被攝者臉部陰影一側對著相機，燈光照亮臉部的四分之三，其中臉部的任意一側呈現出倒三角形的亮區(qū)，因此也被稱為三角光。倫勃朗光塑造出來的臉部，立體感強，層次豐富，更重要是陰影那邊的眼睛，依然有眼神光，以保持炯炯有神的面貌，并且照片也具戲劇感。

7、蝴蝶光

蝴蝶光也叫派拉蒙光，由于鼻下所呈現出的影子為蝴蝶形，因此被稱為蝴蝶光。它是美國好萊塢電影廠早期在影片或劇照中拍美女、影星慣用的布光法。蝴蝶光的光源設定在人臉的正斜上方，這樣會制造出面頰與下巴的陰影，因此會更突出兩頰顴骨，并且讓面孔看起來更瘦、下巴更尖，能提升對象的魅力。不過需要注意的是，有時需要使用反光板在人臉底下補光，消除掉較重的陰影。

8、分割光

分割布光就是將光源以90度置于對象的左邊或右邊，使人臉表現出一面亮、一面暗的效果。這種布光會制造出較強烈的戲劇感，適合表現人物鮮明的個性或氣質。例如藝術家、音樂家等，也常常被用來拍攝男性以表現出硬朗的感覺。同時，用黑白畫面來表現，明暗對比會顯得更強烈，能得到更好的視覺效果。

9、環(huán)形光

環(huán)形布光是在蝴蝶光基礎上稍加改動而成的，非常適合拍攝常見的橢圓形面孔。這種方法能夠讓鼻子在面頰上投下一些陰影，要得到這樣的效果，光源要稍稍高于眼睛和相機的平面30-40度。用環(huán)形采光布光法時，主要強調人物輪廓和立體感。