设计照明系统，首先应该对光源的特性有所了解。这包括：（1）光源本身的特性，如光源光源的光谱分布，在被照射面上的亮度分布，光源使用中的温度特性和寿命等。（2）光源与被照射物体的相互作用。光源照射在物体上，会发生反射、吸收和投射三种相互作用，不同材质的物体，三种作用产生的现象不同，同一种物体上缺陷部分和其他部分，三种作用的产生的现象不同。如在表面检测中，我们可以粗略的把目标上的缺陷分成二类，一类是几何形状缺陷，诸如：凹坑、划痕、裂纹、毛刺、凸起、擦伤、碰伤等；另一类是表面强度（或密度）缺陷，如氧化、生锈、污点、污迹等。前者使表面反射发生变化，后者使表面反射和吸收都发生变化。只有仔细研究光源与被照物相互作用的特点，才能确定光源及照明方式。物体的色彩是光吸收的另一个例子。全波段的白物体光照射到物体表面，一些波长的光被物体表面吸收，一些波长的光被表面反射，物体呈现出与反射光相同频谱的颜色。利用这个道理，我们可以使用黑白摄像机，选择特定波长的光源，突出物体表面待检测部分与其他部分的灰度差，实现可靠、稳定的检测。（3）光源的结构。光源可以做成各种形状结构，每种形状发出的光的特点不同。如：漫反射光，可以在目标平面上获得均匀的关照；直射光，通过反射和产生阴影显示边缘和表面结构，但光源或目标的移动和倾斜都会明显的影响图像亮度和对比度。另外，光源可以放在被照射物体的上方和下方，可以有各种角度和高度，通过不同形状和照明方式的组合，利用诸如产生阴影、产生高亮度区域或无反射区域的方法，使目标上的感兴趣区域与其他区域有尽可能大的区别。
在确定了光源和照明方式后，设计照明系统最后一步也是最重要的一步就是实验。在现实世界中，目标表面特性并非单一，光源与目标物体的相互作用往往是各种现象的组合，有些难以用理论做出准确的描述。通过实验可以验证设计的正确性，同时在实验中，改变影响图像的因素，如：目标在视场中的位置及相对于光源的角度，光源的亮度等，可以进一步验证系统的可靠性和稳定性。
总之，设计光源系统，最终目的是：最大程度地增强感兴趣特征的对比度，抑制和减少目标上其他部分的影响，抑制外部环境的影响。
光源
能够实现照明的光源有很多种类型，但在机器视觉中，应用最多的是卤素灯、荧光灯和LED灯。近些年来，LED技术发展很快，加上其固有的一些特点，如：寿命长、亮度稳定、可构成不同形状和光谱、可频闪和功耗低等，逐渐在机器视觉使用的光源中占主导地位。当然，在色彩检测中，荧光灯以其色还原性好的特点仍有大量使用，在高亮度应用场合，卤素灯还有自己的优势。
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