CN101539529A - 基于led的小型水果在线检测光源系统 - Google Patents

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赵杰文
殷晓平
邹小波
石吉勇
黄星奕
蔡健荣
陈全胜
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Abstract

本发明基于LED的小型水果在线检测光源系统涉及一种机器视觉物品在线检测装置的光源系统。所述光源系统由一个LED面光源2、两个LED环形光源5、光照箱3、CCD相机4和输送辊子1组成，其特征在于CCD4相机与两个LED环形光源5放置在光照箱3顶部，光照箱3底部为输送辊子1，输送辊子1下面为LED面光源2，CCD相机4将输送辊子上的小型水果的图像摄入机内储存。工作时，辊子的每一个间隙都载有小型水果，水果每次运动到相机正下方时，相机拍摄图片。本发明结构简单，安装方便；采用LED光源，其体积小、发热低、光照均匀，并且采用一个面光源透射式照明和两个环形光源反射式照明的复合方法，使得采得的图像边缘清晰，颜色均匀，明显的提高了分级的精度和速度。

Description

基于LED的小型水果在线检测光源系统
技术领域
本发明涉及一种机器视觉物品实时在线检测装置的光源系统，特指一种基于LED的小型水果在线检测光源系统。
背景技术
光源系统是机器视觉在线检测中的重要组成，在线检测装置首先应考虑的就是光源的布置，它直接关系到采集到的图像处理分析的难易程度和检测精度，如果没有良好的照明系统，就不能提供清晰的易处理的图片，就只能采用复杂的图像处理算法甚至根本无法进行识别分析。目前国内外应用在检测方面的光源主要有卤钨灯、白炽灯、气体放电灯和发光二极管灯，可以提供对透射、反射等照明方式。本发明的照明对象为排放在白色辊子上的小型水果(如樱桃番茄、冬枣、樱桃等)，长度小于5cm，通过检测小型水果的面积、长宽、颜色等参数，按照实际需要进行大小、成熟度等的分级，要求长宽测量的误差小于1mm，按照成熟度可以分成3～9个等级。
目前，国内外已经出现了检测中大型水果(如苹果、橙等)形状、大小、色泽等指标的检测的光源系统，相关专利有，Yang Tao等人的美国专利“Method and apparatus for sortingobject by color(通过颜色对物品进行分级的方法和装置)”申请号：5,339,963，描述了一种根据颜色对物品进行分选的装置。在国内，有应义斌等人申请的多个相关专利(申请号：02136377.3，02266031.3，02160193.3等)描述了一个水果分级系统及其光源装置，赵杰文等也有相关专利(申请号：200410065216.2)描述了一种基于三摄像头的水果检测系统和配套光源系统。但是以上光源都是使用的白炽灯或荧光灯，针对尺寸比较大的水果分级而言虽然已经能满足要求，但是小型水果体积小，需要的精度要求高，白炽灯等的光照不均匀，寿命短不能使用。且分级设备体积较小，白炽灯等光源布置时占用空间大，不适合对小型水果的检测。
同时，也有与LED光源相关的专利，例如章绍汉申请的“LED光源系统及背光模组”(申请号：200610201008.X)，描述了一种新型的LED光源设计。因佛卡斯公司申请的“用于投影显示的使用LED光源的系统和方法”，申请号：01805171.5，描述了一种采用LED光源的投影仪。但是以上应用都是关于LED光源的新型结构和投影仪成像方面的应用，没有应用于计算机视觉检测的LED光源系统的相关专利。
发明内容
针对上述情况存在的不足，本发明公开出了一种基于LED的光源系统，采用LED光源，其体积小、发热低、光照均匀，并且采用一个面光源透射式照明和两个环形光源反射式照明的复合方法，使得采得的图像边缘清晰，颜色均匀，明显的提高了分级的精度和速度。
本发明的技术方案如下：
本发明所述装置由一个LED面光源、两个LED环形光源、光照箱、CCD相机、输送辊子和计算机组成。CCD相机与两个LED环形光源放置在光照箱顶部，光照相底部为输送辊子，输送辊子下面为LED面光源。相机将其正下方输送辊子上小型水果的图像摄入机内储存并按照程序直接处理分级得出结果。
所述光照箱为不锈钢材料制作的50×40×30cm的长方体，底部开放供输送辊子载着小型水果通过，侧面可以敞开，内壁铺有一层较粗糙的白纸，与三个光源形成均匀漫反射。
所述一个LED面光源，其长度为辊子直径的三倍，放置在相机及输送辊子的正下方，作为背光源，给输送辊子上的小型水果同时提供透射式照明，凸显出小型水果的轮廓，可以明显的提高小型水果尺寸和形状的处理精度。
所述两个LED环形光源，放置在相机的两侧并成160度角，足够对小型水果同时进行均匀的正面的反射式照明，可在相机拍摄时提供小型水果的颜色信息。
工作时，辊子的每一个间隙都载有小型水果，小型水果每次运动到相机正下方时，相机拍摄图片，得到清晰的小型水果图片，并进行处理分析。本发明结构简单，安装方便，经实际应用证明其在亮度、发热量和寿命等方面都有满意的效果。本发明提供了一种可以清晰的采集小型水果图像的光源系统，为后续的图像快速处理、准确分级奠定了基础。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
其中1是输送辊子，2是LED面光源，3是光照箱，4是CCD相机，5是LED环形光源，6是小型水果；
图2是具体实例中应用本发明所拍摄的樱桃番茄图像。
具体实施方式
如图1所示，CCD相机4安装在光照箱3顶部，相机的左右两侧分别是两个相同的LED环形光源5，两个光源呈160度角，为输送辊子1上的小型水果6提供正面的照明。光照箱3下部是输送辊子1，输送辊子1下面是LED面光源2，LED面光源2的长度足够为3个小型水果6提供背面的照明。CCD相机4中心与中间的小型水果6以及白色面光源2的中心在同一垂直直线上，可以同时准确的抓拍三个小型水果6的图像，所获得的图像如图2所示。图2中，三个樱桃番茄的颜色均匀清晰、轮廓明了，且与背景能明显的区分开，为后续的图像处理分析带来方便。

Claims (3)

1、基于LED的小型水果在线检测光源系统，其由一个LED面光源2、两个LED环形光源5、光照箱3、CCD相机4和输送辊子1组成，其特征在于CCD4相机与两个LED环形光源5放置在光照箱3顶部，光照箱3底部为输送辊子1，输送辊子1下面为LED面光源2，CCD相机4将输送辊子上的小型水果的图像摄入机内储存。
2、根据权利要求1所述的基于LED的小型水果在线检测光源系统，其特征在于所述的LED面光源，其长度为输送辊子直径的三倍，放置在相机及输送辊子的正下方作为背光源。
3、根据权利要求1所述的基于LED的小型水果在线检测光源系统，其特征在于所述两个LED环形光源，放置在相机的两侧并成160度角。
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