專利名稱：一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法，主要用于泥沙顆粒分析領(lǐng)域，是進(jìn)行泥沙顆粒圖像分析所必須的步驟。
背景技術(shù)：
泥沙顆粒粒度是影響泥沙運(yùn)動(dòng)的重要參量，對(duì)于研究河流演變規(guī)律具有重要的指導(dǎo)意義。傳統(tǒng)泥沙顆粒分析法如篩分法、沉降法和電阻法雖操作簡(jiǎn)單，但自動(dòng)化程度低；激光粒度法雖自動(dòng)化程度高，但測(cè)量范圍有限且價(jià)格昂貴；而目前泥沙顆粒圖象分析法又存在處理速度慢、處理量少、小顆粒測(cè)量誤差大等缺點(diǎn)，難以滿足實(shí)際需要。常規(guī)泥沙顆粒圖像采集時(shí)，由于采用攝像機(jī)，受焦距和設(shè)備大小等限制，單次難以采集大量泥沙顆粒圖像， 同時(shí)對(duì)于細(xì)顆粒泥沙，需要調(diào)大焦距，使細(xì)顆粒泥沙占有更多的象素空間以便精確提取顆粒形狀，而對(duì)于粗顆粒泥沙，則需要調(diào)小焦距，攝像機(jī)拍攝面積才足夠大，以便拍攝更多的泥沙顆粒樣品；固定焦距難以滿足實(shí)際需要，而人工調(diào)焦或自動(dòng)調(diào)焦都依賴于人工干預(yù)，致使系統(tǒng)適應(yīng)性差，難以滿足復(fù)雜的、粒徑范圍大的泥沙顆粒分析。光源是影響圖像效果的重要因素，光源的穩(wěn)定性和均勻性，可有效防止泥沙顆粒的重影，提高處理精度，目前都采用體光源，體光源從不同方向照射泥沙顆粒，不但容易產(chǎn)生斜影或重影等現(xiàn)象，而且體光源將淹沒(méi)微小顆粒投影，造成微小泥沙顆粒測(cè)量誤差。因此，本發(fā)明改進(jìn)光源形式，提高泥沙顆粒投影準(zhǔn)確性，同時(shí)采用無(wú)透鏡的黒白CCD面陣組進(jìn)行圖像采集，即提高了圖像采集的適應(yīng)性，又保證了圖像采集的精度。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法，通過(guò)優(yōu)化光源，采用黑白CCD面陣組，進(jìn)行錯(cuò)時(shí)圖像采集，不但可進(jìn)行批量泥沙顆粒圖像采集，而且直接將泥沙顆粒投影轉(zhuǎn)換為灰度圖像，相對(duì)于攝像機(jī)，大幅減少了圖像數(shù)據(jù)率，并準(zhǔn)確采集到了泥沙顆粒投影信息，以便獲得泥沙顆粒大小、形狀等信肩、ο技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置，包括計(jì)算機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、脈沖調(diào)制器和若干并聯(lián)連接的泥沙顆粒圖像采集単元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉(zhuǎn)換器和脈沖調(diào)制器連接，A/D轉(zhuǎn)換器和脈沖調(diào)制器均與計(jì)算機(jī)連接； 每個(gè)泥沙顆粒圖像單元包括黒白CCD面陣組、LED光源組和測(cè)量倉(cāng)，所述測(cè)量倉(cāng)位于黒白 CXD面陣組和LED光源組之間。其中，黒白(XD面陣組包括黑白CXD面陣奇數(shù)組和黑白CXD面陣偶數(shù)組，黑白CXD 面陣奇數(shù)組和黑白CXD面陣偶數(shù)組間隔排列；所述LED光源組包括LED光源奇數(shù)組和LED 光源偶數(shù)組，LED光源奇數(shù)組和LED光源偶數(shù)組間隔排列，LED光源組發(fā)出的光為平行光。LED光源奇數(shù)組與黑白CXD面陣奇數(shù)組對(duì)應(yīng)布置，LED光源偶數(shù)組與黑白CXD面陣偶素組對(duì)應(yīng)布置，且各LED光源組與各黒白CCD面陣組水平尺寸相等。
一種泥沙顆粒批量圖像采集方法，包括以下步驟將充分分散的泥沙顆粒樣品用玻璃片承載送入測(cè)量倉(cāng)，計(jì)算機(jī)通過(guò)脈沖調(diào)制器控制LED光源奇數(shù)組和LED光源偶數(shù)組分別發(fā)光，光經(jīng)玻璃底板和泥沙顆粒后傳輸至黑白CXD 面陣奇數(shù)組和黑白CXD面陣偶數(shù)組，各黑白CXD面陣獲取光強(qiáng)信號(hào)，傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸入計(jì)算機(jī)，完成泥沙顆粒圖像的快速采集。各個(gè)黑白CCD面陣與對(duì)應(yīng)的LED光源同時(shí)工作，采集泥沙顆粒圖像，圖像采集完成后送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將各個(gè)黑白CCD面陣采集的泥沙顆粒圖像依次拼接，組合成整個(gè)測(cè)量倉(cāng)中泥沙顆粒圖像，實(shí)現(xiàn)快速批量圖像采集。有益效果本發(fā)明的一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于搭建，自動(dòng)化程度高，有利于推廣使用；該方法通過(guò)優(yōu)化光源，采用黑白CCD面陣組，進(jìn)行錯(cuò)時(shí)圖像采集，不但可進(jìn)行批量泥沙顆粒圖像采集，而且直接將泥沙顆粒投影轉(zhuǎn)換為灰度圖像，相對(duì)于攝像機(jī)，大幅減少了圖像數(shù)據(jù)率，并準(zhǔn)確采集到了泥沙顆粒投影信息，以便獲得泥沙顆粒大小、形狀等信息。


圖1為本發(fā)明的泥沙顆粒批量圖像采集裝置示意圖；圖2為將各個(gè)黑白C⑶面陣采集的圖像依次拼接組合成整個(gè)測(cè)量倉(cāng)中泥沙顆粒圖像的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置，包括計(jì)算機(jī)1、A/D轉(zhuǎn)換器 2、脈沖調(diào)制器3和若干并聯(lián)連接的泥沙顆粒圖像采集單元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉(zhuǎn)換器2和脈沖調(diào)制器3連接，A/D轉(zhuǎn)換器2和脈沖調(diào)制器3均與計(jì)算機(jī)1連接； 每個(gè)泥沙顆粒圖像單元包括黑白CXD面陣組、LED光源組和測(cè)量倉(cāng)6，所述測(cè)量倉(cāng)6位于黑白CCD面陣組和LED光源組之間；各采集單元可獨(dú)立采集單一泥沙樣品，也可同時(shí)進(jìn)行泥沙顆粒圖像采集，滿足批量采集要求。本實(shí)施例中，黑白CXD面陣組包括黑白C⑶面陣奇數(shù)組4和黑白C⑶面陣偶數(shù)組 5，黑白C⑶面陣奇數(shù)組4和黑白C⑶面陣偶數(shù)組5間隔排列；所述LED光源組包括LED光源奇數(shù)組7和LED光源偶數(shù)組8，LED光源奇數(shù)組7和LED光源偶數(shù)組8間隔排列，LED光源組發(fā)出的光為平行光。LED光源奇數(shù)組7與黑白C⑶面陣奇數(shù)組4對(duì)應(yīng)布置，LED光源偶數(shù)組7與黑白 CXD面陣偶素組4對(duì)應(yīng)布置，且各LED光源組與各黑白CXD面陣組水平尺寸相等。一種泥沙顆粒批量圖像采集的方法，包括以下步驟將充分分散的泥沙顆粒樣品用玻璃片承載送入測(cè)量倉(cāng)6，計(jì)算機(jī)1通過(guò)脈沖調(diào)制器3控制LED光源奇數(shù)組7和LED光源偶數(shù)組8分別發(fā)光，避免體光源淹沒(méi)微小泥沙顆粒； 光經(jīng)玻璃底板和泥沙顆粒后傳輸至黑白CCD面陣奇數(shù)組4和黑白CCD面陣偶數(shù)組5，各黑白 CCD面陣獲取對(duì)應(yīng)光源的光強(qiáng)信號(hào)，傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器2，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸入計(jì)算機(jī)1， 完成泥沙顆粒圖像的快速采集。
各個(gè)黑白CCD面陣與對(duì)應(yīng)的LED光源同時(shí)工作，采集泥沙顆粒圖像，圖像采集完成送入計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)ι將各個(gè)黑白CXD面陣采集的泥沙顆粒圖像依次拼接，組合成整個(gè)測(cè)量倉(cāng)6中泥沙顆粒圖像，實(shí)現(xiàn)快速批量圖像采集，如圖2所示。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置，其特征在干包括計(jì)算機(jī)(1)、A/D轉(zhuǎn)換器O)、脈沖調(diào)制器C3)和若干并聯(lián)連接的泥沙顆粒圖像采集単元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉(zhuǎn)換器( 和脈沖調(diào)制器C3)連接，A/D轉(zhuǎn)換器( 和脈沖調(diào)制器C3)均與計(jì)算機(jī) (1)連接；每個(gè)泥沙顆粒圖像單元包括黒白CCD面陣組、LED光源組和測(cè)量倉(cāng)(6)，所述測(cè)量倉(cāng)(6)位于黑白CXD面陣組和LED光源組之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥沙顆粒批量圖像采集裝置，其特征在于所述黑白CCD面陣組包括黑白CXD面陣奇數(shù)組(4)和黑白CXD面陣偶數(shù)組(5)，黒白CXD面陣奇數(shù)組(4)和黒白CXD面陣偶數(shù)組(5)間隔排列；所述LED光源組包括LED光源奇數(shù)組(7)和LED光源偶數(shù)組(8)，LED光源奇數(shù)組(7)和LED光源偶數(shù)組(8)間隔排列，LED光源組發(fā)出的光為平行光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥沙顆粒批量圖像采集裝置，其特征在于LED光源奇數(shù)組 (7)與黒白C⑶面陣奇數(shù)組(4)對(duì)應(yīng)布置，LED光源偶數(shù)組(7)與黒白C⑶面陣偶素組(4) 對(duì)應(yīng)布置，且各LED光源組與各黒白CXD面陣組水平尺寸相等。
4.一種泥沙顆粒批量圖像采集的方法，其特征在于包括以下步驟將充分分散的泥沙顆粒樣品用玻璃片承載送入測(cè)量倉(cāng)(6)，計(jì)算機(jī)(1)通過(guò)脈沖調(diào)制器C3)控制LED光源奇數(shù)組(7)和LED光源偶數(shù)組(8)分別發(fā)光，光經(jīng)玻璃底板和泥沙顆粒后傳輸至黑白CCD面陣奇數(shù)組(4)和黑白CCD面陣偶數(shù)組(5)，各黑白CCD面陣獲取光強(qiáng)信號(hào)，傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器O)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸入計(jì)算機(jī)(1)，完成泥沙顆粒圖像的快速采集。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的泥沙顆粒批量圖像采集方法，其特征在于各個(gè)黑白CCD面陣與對(duì)應(yīng)的LED光源同時(shí)工作，采集泥沙顆粒圖像，圖像采集完成送入計(jì)算機(jī)(1)，計(jì)算機(jī) (1)將各個(gè)黒白CCD面陣采集的泥沙顆粒圖像依次拼接，組合成整個(gè)測(cè)量倉(cāng)(6)中泥沙顆粒圖像，實(shí)現(xiàn)快速批量圖像采集。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法，該裝置包含多個(gè)泥沙顆粒圖像采集單元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉(zhuǎn)換器和脈沖調(diào)制器連接，A/D轉(zhuǎn)換器和脈沖調(diào)制器均與計(jì)算機(jī)連接；各采集單元由多塊黑白CCD面陣組成，分為奇數(shù)組和偶數(shù)組；該方法包括將充分分散的泥沙顆粒樣品送入至測(cè)量倉(cāng)，由脈沖調(diào)制器控制LED平行光按奇數(shù)組和偶數(shù)組分別發(fā)光，避免常規(guī)體光源淹沒(méi)微小泥沙顆粒，平行光穿過(guò)泥沙顆粒后，直接投射在黑白CCD面陣上，黑白CCD面陣獲取對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信號(hào)，并送入至A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸入至計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)將各個(gè)黑白CCD面陣采集的圖像信息組合成整個(gè)測(cè)量倉(cāng)中泥沙顆粒圖像，從而實(shí)現(xiàn)快速批量泥沙顆粒圖像采集。
文檔編號(hào)G01N15/00GK102539293SQ20121003720
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者劉芹, 呂升奇, 唐洪武, 李開(kāi)杰, 陳紅 申請(qǐng)人:河海大學(xué)