一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置和方法，屬于圖像采集技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]多光譜圖像技術(shù)(Mult1-spectral Imagine Technology)是一種無損檢測(cè)技術(shù)，是多通道光譜成像技術(shù)的簡(jiǎn)稱，其技術(shù)途徑是通過圖像采集設(shè)備在可見光范圍內(nèi)采集拍攝現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)通道光譜信息，進(jìn)而用算法估計(jì)其光譜，實(shí)現(xiàn)顏色準(zhǔn)確再現(xiàn)的目的。多光譜圖像包含空間、輻射、波譜信息，具有圖譜合一的特點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，快速獲取具有波段數(shù)多、帶寬窄、空間分辨率高、信息冗余度低和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量適中的多光譜圖像成為需要，這樣的多光譜圖像具有足夠的光譜分辨率和空間分辨率，能夠有效地區(qū)分和識(shí)別目標(biāo)，同時(shí)又避免了高光譜圖像信息冗余度高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、處理復(fù)雜的缺點(diǎn)。
[0003]國(guó)內(nèi)外對(duì)多光譜圖像技術(shù)在家禽方面的應(yīng)用也有了一定的研究，但大多是針對(duì)家禽后期圖像處理(家禽肉質(zhì)檢測(cè)、肉質(zhì)分級(jí)、食品安全等方面)的研究，而對(duì)家禽多光譜圖像采集的方法以及裝置研究甚少，有待填補(bǔ)空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置和方法，實(shí)時(shí)采集大小適合、完整、清晰、精確的家禽多光譜圖像。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置，包括:箱體、輸送鏈、位于箱體內(nèi)部的多個(gè)圖像采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及微調(diào)裝置，所述箱體的側(cè)壁上形成有供輸送鏈通過的窗口 ；每個(gè)圖像采集系統(tǒng)均包括:數(shù)字相機(jī)、設(shè)置于數(shù)字相機(jī)鏡頭前的濾光片、位于數(shù)字相機(jī)上方的光電開關(guān)、用于采集光電開關(guān)信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡以及為光電開關(guān)供電的電源，相鄰的圖像采集系統(tǒng)之間通過向輸送鏈方向凸起的電路箱分隔開，所述電源安裝于電路箱內(nèi)；所述控制系統(tǒng)由工控機(jī)組成，所述圖像采集系統(tǒng)與工控機(jī)之間通過控制電路實(shí)現(xiàn)電連接以實(shí)現(xiàn)圖像存儲(chǔ)；所述數(shù)字相機(jī)和光電開關(guān)安裝于微調(diào)裝置上。家禽逐一運(yùn)行到各個(gè)光電開關(guān)機(jī)數(shù)字相機(jī)的鏡頭前，實(shí)現(xiàn)多光譜采集，采集到的圖像具體、清晰，有利于后期圖像處理與識(shí)別。
[0006]優(yōu)選地，前述圖像采集系統(tǒng)為3個(gè)，濾光片的波長(zhǎng)分別為420nm、506nm及720nm。這樣一來，利用數(shù)字相機(jī)和不同波長(zhǎng)的濾光片，用三種不同波段照射采集物(家禽)以實(shí)現(xiàn)多光譜圖像拍攝。
[0007]更優(yōu)選地，前述箱體內(nèi)的拍攝背景為黑色，與待采集的家禽顏色差異較大，從而防止背景對(duì)后期圖像識(shí)別產(chǎn)生干擾。
[0008]為了確保采集效果，前述箱體內(nèi)的濾光片旁還安裝有多個(gè)LED燈，所述LED燈也安裝于微調(diào)裝置上。
[0009]具體地，前述光電開關(guān)的型號(hào)為E18-D50N，集發(fā)射與接收于一體的的漫反射式紅外避障光電傳感器。
[0010]更具體地，前述數(shù)據(jù)采集卡為研華USB-4716采集卡。
[0011]進(jìn)一步地，前述數(shù)字相機(jī)型號(hào)為MVC1300 SAM /C -GE60-N00。
[0012]更進(jìn)一步地，前述微調(diào)裝置包括:頂座、底座、上下微調(diào)滑塊、上下微調(diào)螺桿、上下鎖緊螺釘、前后微調(diào)螺桿及前后鎖緊螺母，所述頂座和底座之間通過滑桿連接，所述上下微調(diào)螺桿連接于上下微調(diào)滑塊的底部，所述上下微調(diào)滑塊在上下微調(diào)螺桿的操作下能夠沿滑桿上下滑動(dòng)并通過上下鎖緊螺釘與滑桿鎖緊；所述前后微調(diào)螺桿位于底座下方，通過前后鎖緊螺母將微調(diào)裝置與箱體固定連接，所述數(shù)字相機(jī)和光電開關(guān)安裝于上下微調(diào)滑塊上。這樣就能夠?qū)?shù)字相機(jī)和光電開關(guān)在上下、前后方向進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)，從而能夠得到更加準(zhǔn)確的拍攝距離和更高質(zhì)量的拍攝效果。
[0013]此外，前述微調(diào)裝置上還設(shè)置有控制數(shù)字相機(jī)視口大小的遮光板，從而控制拍攝圖片的大小，確保一張照片中僅顯示一個(gè)家禽胴體，減少后期處理的繁瑣。
[0014]本發(fā)明的圖像數(shù)字定向采集裝置的工作原理如下:當(dāng)輸送鏈將家禽輸送到光電開光前方時(shí)，家禽遮擋住光電開關(guān)的紅外光束，則光電開關(guān)啟動(dòng)，數(shù)字采集卡數(shù)字量輸入端采集到光電開關(guān)發(fā)出的高低電平信號(hào)，由光電開關(guān)與數(shù)字相機(jī)之間的距離結(jié)合家禽輸送線的速度確定定時(shí)時(shí)間t后，數(shù)字量輸出端輸出高低電平信號(hào)給數(shù)字相機(jī)觸發(fā)輸入端，程序中數(shù)字相機(jī)設(shè)置為外觸發(fā)下降沿單幀采集模式，當(dāng)數(shù)字相機(jī)觸發(fā)輸入端檢測(cè)到有下降沿觸發(fā)信號(hào)時(shí)，利用基于Visual C++的visual stud1 2008的開發(fā)工具編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字相機(jī)采集圖像顯示并存儲(chǔ)。家禽逐一運(yùn)行到各個(gè)光電開關(guān)及數(shù)字相機(jī)鏡頭前，由不同波長(zhǎng)(波長(zhǎng)分別為420nm、506nm、720nm)的濾光片實(shí)現(xiàn)多光譜圖像，一次采集一張家禽胴體表面圖像，繼而實(shí)時(shí)地將三張圖片通過千兆網(wǎng)線傳給控制系統(tǒng)顯示并存儲(chǔ)。
[0015]同時(shí)，本發(fā)明還公開了利用前述的一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置進(jìn)行定向采集的采集方法，包括如下步驟:
51、調(diào)試:在使用該裝置前，先對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，使數(shù)字相機(jī)相對(duì)家禽的位置合適；啟動(dòng)輸送鏈?zhǔn)辜仪葸\(yùn)行到各個(gè)數(shù)字相機(jī)以及光電開關(guān)前，利用微調(diào)裝置調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)以及光電開關(guān)相對(duì)于家禽的前后、上下距離，確保數(shù)字相機(jī)以及光電開關(guān)相對(duì)家禽的位置合適；
52、啟動(dòng)流水線:輸送鏈將家禽自箱體側(cè)壁的窗口處輸送進(jìn)家禽多光譜圖像定向采集裝置的箱體中；
53、圖像米集:家禽隨著輸送鏈移動(dòng)到光電開關(guān)以及數(shù)字相機(jī)前方時(shí)，光電開關(guān)工作，觸發(fā)數(shù)字相機(jī)，數(shù)字相機(jī)與相應(yīng)波長(zhǎng)濾光片同時(shí)作用，拍出相應(yīng)波長(zhǎng)的圖像，隨著輸送鏈的運(yùn)行，家禽每經(jīng)過一個(gè)光電開關(guān)以及數(shù)字相機(jī)時(shí)都會(huì)得到對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的數(shù)字圖像，這樣就得到了 3個(gè)不同波長(zhǎng)的多光譜圖像；
54、顯示及存儲(chǔ)圖像:工控機(jī)利用OpenCV編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字相機(jī)的圖像顯示以及存儲(chǔ)。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置利用多臺(tái)數(shù)字相機(jī)以及不同波長(zhǎng)的濾光片，用三種不同波段(400nm-1000nm波段)照射采集物(家禽)以實(shí)現(xiàn)多光譜圖像拍攝，實(shí)時(shí)采集大小適合、完整、清晰、精確的家禽多光譜圖像；利用此裝置的采集方法操作簡(jiǎn)單、干擾物少、容易實(shí)現(xiàn)，可以獲得高質(zhì)量家禽多光譜圖像，便于以后對(duì)家禽進(jìn)行表面污物檢測(cè)、重量分級(jí)、肉質(zhì)檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)等等加工處理，不僅節(jié)約了用多光譜相機(jī)的成本，而且具有衛(wèi)生安全、高效、快捷、便利等特點(diǎn)，這與現(xiàn)今所追求的生態(tài)環(huán)保、節(jié)約資源等觀點(diǎn)不謀而合。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1所示實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置的原理示意圖；
圖4是圖1所示實(shí)施例中微調(diào)裝置的前視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖1所示實(shí)施例中微調(diào)裝置的后視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、輸送鏈，2、家禽，3、電源，4、濾光片，5、光電開關(guān)，6、微調(diào)裝置，7、工控機(jī)，8、控制電路，9、遮光板，10、數(shù)字相機(jī)，11、LED燈，12、箱體，13、電路箱，14、頂座，15、底座，16、上下微調(diào)滑塊，17、上下微調(diào)螺桿，18、上下鎖緊螺釘，19、前后微調(diào)螺桿，20、前后鎖緊螺母，21、滑桿。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0020]參見圖1和圖2，本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置，包括:箱體12、輸送鏈1、位于箱體12內(nèi)部的多個(gè)圖像采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及微調(diào)裝置6。其中，輸送鏈1為環(huán)形流水線，箱體12的側(cè)壁上形成有供輸送鏈1通過的窗口，輸送鏈1將采集物(家禽2)依次輸送至各個(gè)圖像采集系統(tǒng)處以進(jìn)行圖像采集。
[0021]如圖1所示，每個(gè)圖像采集系統(tǒng)均包括:數(shù)字相機(jī)10、設(shè)置于數(shù)字相機(jī)10鏡頭前的濾光片4、位于數(shù)字相機(jī)10上方的光電開關(guān)5、用于采集光電開關(guān)5信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡以及為光電開關(guān)5供電的電源3，相鄰的圖像采集系統(tǒng)之間通過向輸送鏈1方向凸起的電路箱13分隔開，從而防止圖像采集系統(tǒng)彼此之間發(fā)生干擾，電源3安裝于電路箱13內(nèi)。當(dāng)輸送鏈1將家禽2輸送到光電開光5處時(shí)，家禽2遮擋住光電開關(guān)5的紅外光束，光電開關(guān)5感應(yīng)到家禽2的出現(xiàn)，從而快速觸發(fā)處于光電開關(guān)5下方的數(shù)字相機(jī)10對(duì)當(dāng)前的家禽2進(jìn)行圖像拍攝。
[0022]在本實(shí)施例中，圖像采集系統(tǒng)為3個(gè)，各濾光片4的波長(zhǎng)分別為420nm、506nm及720nm。需要注意的是，本裝置可以根據(jù)需要，通過濾光片4+數(shù)字相機(jī)10的方式采集任意波長(zhǎng)及任意多個(gè)多光譜圖片，不限于3個(gè)。這樣一來，利用數(shù)字相機(jī)10和不同波長(zhǎng)的濾光片4，用三種不同波段照射采集物(家禽2)以實(shí)現(xiàn)多光譜圖像拍攝。光電開關(guān)5的型號(hào)為E18-D50N，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋進(jìn)行檢測(cè)，集發(fā)射與接收于一體的的漫反射式紅外避障光電傳感器，檢測(cè)距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)；數(shù)據(jù)采集卡選用研華USB-4716采集卡，具有數(shù)字量輸入輸出功能、定時(shí)器功能，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間數(shù)據(jù)采集t ;數(shù)字相機(jī)10型號(hào)為MVC1300 SAM /C -GE60-N00，具有兩種工作模式