CN101557472B - 一种图像数据自动采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图像数据自动采集系统，包括样品传送控制系统，用于将样品传送到预定位置，使样品静止于预定位置，发送图像采集指令；图像采集控制系统，用于接收来自样品传送控制系统的图像采集指令，控制光学成像系统采集样品的图像数据；光学成像系统包括摄像头，用于对样品进行图像数据采集。本发明的图像数据自动采集系统，在黄金珠宝玉石首饰产品图像数据采集过程中使用了标准化的光源系统，自动采集图像数据，解决了在现有产品数据库数据采集、展示用样品图片采集和珠宝玉石首饰鉴定样品图像数据采集过程中，样品的图像数据采集采用非标准光源、工作效率低、得到的图像数据失真以及采集的图像无法直接使用等一系列问题。

Description

一种图像数据自动采集系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像数据自动采集系统。

背景技术

目前，各个黄金珠宝玉石首饰生产、销售企业和证书鉴定机构所采用的图像数据采集手段主要分为两类，一类是在室内日常照明方式下或摄像人员自选光源并采用家用数码相机直接拍摄，另一类是在小型摄影箱内采用家用数码相机进行拍摄。前者由于采用非标准光源，因此采集的图像数据无法真实的反映样品的实际色彩特征。后者尽管采用了接近标准光源的摄影箱，但是由于家用数码相机对采集到的图像数据会进行自动的色彩校正，同样无法保证样品图像和样品的一致性。

针对目前黄金珠宝玉石首饰行业生产、展示、销售及产品鉴定过程中图像数据采集的非标准、低效率的现状，需要一种标准化、一致化、自动化的图像数据采集手段。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种图像数据自动采集系统，可以解决样品的图像数据采集的标准化、自动化问题。

本发明提供一种图像数据自动采集系统，包括：样品传送控制系统，用于将样品传送到预定位置，使样品静止于预定位置，发送图像采集指令；图像采集控制系统，用于接收来自样品传送控制系统的图像采集指令，控制光学成像系统采集所述样品的图像数据；光学成像系统，包括摄像头，用于对样品进行图像数据采集；

其中，光学成像系统包括：光照箱体，所述光照箱体内衬反光材料；光源，安装于光照箱体的内部；光源控制器，与所述光源相连，并连接到所述图像采集控制系统，用于控制所述光源的色温以及光强以便为采集所述样品的图像数据提供均匀的光源环境；摄像头，安装于光照箱体的内部，用于采集样品的图像数据；而图像采集控制系统包括图像采集卡，摄像头与图像采集卡连接。

进一步，光照箱体内壁涂有反光材料，光源均匀分布在光照箱体内壁，提供色温为6500±200K(Kelvin，开氏温度)的均匀的光源环境。

根据本发明的图像数据自动采集系统的一个实施例，样品传送控制系统包括：样品位置检测装置，用于当检测到样品到达触发位置时，发出触发信号；样品传送系统，用于将样品运送到触发位置，接收样品位置检测装置发出的触发信号，使样品静止于预定位置；发送图像采集指令。

进一步，上述样品位置检测装置为光电传感器；样品传送系统包括运动控制器、传送带电机、传送带支架和传送带：运动控制器接收来自光电传感器的触发信号，发送停止信号到传送带电机以控制传送带停止运动，将样品静止于预定位置；发送图像采集指令。

更进一步，样品传送系统还包括料盘，料盘为透明材料制成，料盘的靠近光电传感器的侧涂有颜色；当料盘经过光电传感器的检测区域时，触发光电传感器发出触发信号。

其中，上述样品为黄金珠宝玉石首饰产品。

本发明的图像数据自动采集系统，通过样品传送控制系统将样品传送到预定位置，并使样品静止于预定位置，然后通过图像采集控制系统控制光学成像系统采集样品的图像数据，提供了一种标准化、自动化的样品图像数据采集的实现。

进一步，通过光源提供均匀的光源环境，优选色温为6500±200K的均匀的光源环境，解决了拍摄时由于光源问题导致的拍摄图像色彩失真问题。

进一步，在传送带及样品静止后采集样品图像数据，保证采集到的样品图像达到无拖尾现象，可以直接用于展示或打印输出。

附图说明

图1示出本发明的图像数据自动采集系统的一个实施例的方块图；

图2示出本发明的图像数据自动采集系统的另一个实施例的示意图；

图3示出本发明的图像数据自动采集系统的又一个实施例的框图；

图4示出本发明的图像数据自动采集系统的一个应用例的示意图；

图5示出本发明的图像数据自动采集的一个应用例的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1示出本发明的图像数据自动采集系统的一个实施例的方块图。如图1所示，该图像数据自动采集系统包括图像采集控制系统11、光学成像系统12和样品传送控制系统13。其中，光学成像系统12包括摄像头，用于接收图像采集控制系统11的指令，对样品进行图像数据采集。样品传送控制系统13用于将样品传送到预定位置，使样品静止于预定位置，然后发送图像采集指令。图像采集控制系统11用于接收来自样品传送控制系统13的图像采集指令，控制光学成像系统12采集样品的图像数据。图像采集控制系统11例如通过例如带有图像采集卡的普通计算机实现，或者通过专用图像采集设备实现。光学成像系统12例如包括摄像机或者CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)和镜头，采集的图像数据可以发送到图像采集控制系统11进行存储和处理，也可以发送到远程存储器进行存储。样品传送控制系统13例如包括传送带、传送带电动机、和运动控制器。

图2示出本发明的图像数据自动采集系统的另一个实施例的示意图。如图2所示，该图像数据自动采集系统包括样品传送控制系统21、摄像头23、光源24、光源控制器25、系统主机26和监视器27。图2中还示出了位于样品传送控制系统21的传送带上的样品22。系统主机26中配备有图像采集卡，各个摄像头23与系统主机26中的图像采集卡相连，多个摄像头23可以从不同的角度对样品进行图像采集。多个光源24和光源控制器25相连，光源控制器25与系统主机26相连。系统主机26通过光源控制器25控制光源24的开启/关闭、色温以及光强等，为样品的图像数据采集提供均匀的光源环境。在本发明的一些实施例中，通过光源控制器25还可以控制光源24的角度和/或位置。样品传送控制系统21可以通过预定的速度和时间将样品传送到预定位置并静止；也可以通过传感器(例如光传感器、温度传感器、重量传感器等)检测样品是否到达预定位置，并控制传送带静止。样品传送控制系统21将样品运送到预定位置并静止后，向系统主机26发送图像采集指令。系统主机26控制摄像头23对样品进行图像数据采集，并存储摄像头23采集的图像数据。监视器27和系统主机26相连，以便于监控人员进行采集监控。

虽然在图2中示出了4个光源和3个摄像头，但是本领域的技术人员应该理解，在实际应用中光源和摄像头的数量可以根据需要确定为例如1个或者多个。

将本发明的图像数据自动采集系统应用于黄金珠宝玉石首饰类产品的图像数据采集时，优选将光源环境的色温设为6500±200K，该色温范围基本对应于晴朗天气、光照充足的正午光照条件，可以解决了拍摄时由于光源问题导致的拍摄图像的色彩失真问题。本发明的实施例采用特定的冷光源以保证色温条件。

在本发明的图像数据自动采集系统的一个实施例中，选用不同焦距、不同视场的3组6个镜头和安装于10度、45度、90度等三个不同角度的摄像头，分别针对尺度为5CM(厘米)＊5CM＊5CM以下、5CM＊5CM＊5CM至15CM＊15CM＊15CM、15CM＊15CM＊15CM至30CM＊30CM＊30CM的不同样品选择不同的镜头和摄像头组合，由使用者在拍摄不同的样品时选用不同焦距及视场的镜头及摄像头以满足不同尺度样品的图像采集需要，以呈现黄金珠宝玉石首饰产品的图像采集需要的产品的细节特征，并达到足够的清晰度。

图3示出本发明的图像数据自动采集系统的又一个实施例的框图。如图3所示，该图像数据自动采集系统包括系统主机31、运动控制器32、传送带电机33、传感器34、图像采集卡35、摄像头36、光源控制器37。需要指出，在图3中省略了光源和传送带等组件，该省略不会影响本领域的技术人员对于本发明该实施例的理解和实现。

图3所示图像数据自动采集系统的实施例的工作流程如下：传送带

(未示出)连续运动，当料盘和样品(未示出)的位置达到光电传感器34的触发位置时，光电传感器34发送触发信号到运动控制器32，运动控制器32首先发送停止信号到传送带电机33控制传送带停止运动，然后发送图像采集指令到系统主机31；系统主机31发送照明信号到光源控制器37，光源控制器37控制光源(未示出)开启，系统主机31发送图像采集信号到图像采集卡35(例如1394接口卡)，图像采集卡35驱动摄像头36采集图像数据，存储采集的图像数据。图像数据采集并存储后系统主机31发送停止照明信号到光源控制器37，光源控制器37控制光源关闭；系统主机31发送启动信号到运动控制器32启动传送带继续运动，进入下一件样品的图像采集流程。

图4示出本发明的图像数据自动采集系统的一个应用例的示意图。图4示出的图像采集仪是本发明的图像数据自动采集系统应用于黄金珠宝玉石首饰类产品的图像数据采集的一个具体应用例。如图4所示，本采集仪包括图像采集存储系统4、光学成像系统5和样品传送控制系统6。其中，图像采集存储系统4包括系统主机41、运动控制卡A 42、运动控制卡B 43、和1394接口卡44。光学成像系统5包括光照箱体53、安装支架57、摄像头55、光源56、和样品放置位置指示激光器54。光照箱体53的两侧开有进料槽51，进料槽51上安装有可收起和放下的遮光板52。样品传送控制系统6包括运动控制器61、光电传感器(62，68)、传送带电机63、传送带支架64、和传送带65。传送带65上放置有料盘66，料盘66中放置有样品67。其中摄像头55、光源56及样品放置位置指示激光器54均固定安装在光照箱体53内壁的安装支架57上；摄像头55分别按水平10度、45度、90度安装，摄像头55安装平面垂直于传送带65平面；三个摄像头55分别使用1394电缆连接至安装在系统主机41上的三块1394接口卡44上；光源56均匀安装在安装支架57上；传送带支架64、传送带65、传送带电机63与光照箱体53分离，独立放置在由左右两个进料槽51构成的样品通道中。传送带65垂直于前面板水平放置，传送带65右侧由样品放置位置指示激光器54指示的位置为样品放置位置，传送带65左侧为样品取出位置；需要进行图像采集的样品67放置于料盘66上，进行图像采集时位于样品放置位置指示激光器54指示的位置；光照箱体53内的样品放置位置指示激光器54是可选的，可以在放置样品的位置安装样品放置位置指示激光器54，以保证样品被传送带运送到光照箱体53的图像采集位置时与摄像头的拍摄位置相对应。光电传感器(62、68)安装在安装支架57上；传感器信号经运动控制器61连接至系统主机41的运动控制卡A 42和运动控制卡B 43上；传送带电机63控制信号线连接至运动控制器61上。

在本发明的一些实施例中，由光照箱体、照明光源及箱体内衬的反光材料构成照明光源及光照箱体部分。摄像头、光源及样品放置位置指示激光器均安装在固定在光照箱体内壁的安装支架上，同时在样品通道两侧的遮光板可在拍摄样品时放下，以尽量避免外界光源的影响。照明光源采用LCD冷光源，其发出的光线经箱体内衬的反光材料漫反射，在被拍摄样品表面形成均匀的色温值在6500±200K的光照环境，并最大限度的避免样品表面的反光，达到珠宝玉石首饰产品图像采集的优选光源环境。光源系统的调节使用计算机通过串口进行控制以提供不同种类样品的不同照度。为延长光源寿命，光源可以仅在需要采集图像数据时进行照明，其他时间光源处于关闭状态。

在本发明的一些实施例中，摄像头的安装平面垂直于光照箱体的前面板及传送带，安装角度分别为水平10度、45度、90度，可用于采集样品不同角度的图像数据。摄像头所使用的镜头与CCD组件可方便分离，系统配有3组6个不同焦距和视场的镜头，可根据样品的不同尺寸选用不同的镜头和摄像头组合。

当上述采集仪采集黄金珠宝玉石首饰类产品的图像数据用于传播或打印时，采用静止状态下采集图像的方式，避免了采集的图像数据存在拖尾或者模糊现象。当采集仪的传感器检测到样品通过时，系统通过运动控制器控制传送带停止运动，运动控制器采用非对称直线加、减速驱动，实现平稳启动和停止，同时使用固定的线速度控制，使传送带运动更平稳，系统采用特定算法保证采集到的样品图像位于图像的中心位置，在传送带及样品完全静止后启动光源照明同时采集样品图像，保证采集到的样品图像不存在拖尾现象，可以直接用于展示或打印。在一些实施例中，选用透明材料(如透明有机玻璃板)制作料盘，将料盘靠近光电传感器的侧涂成黑色(或其他颜色)以激活传感器。使用这种料盘拍摄的样品图像数据中看不到放置样品料的料盘，无需后期图像处理即可使用。

在本发明的一些实施例中，样品传送系统由位于系统主机上的运动控制卡、外置的运动控制器、传送带电机、传送带支架和传送带共同构成。当样品经传送带传送通过传感器区域时，传感器信号触发运动控制器停止样品传送，经过延时后触发图像采集系统照明及采集图像，图像采集完成后运动控制器控制传送带将样品传送出图像采集区域。

图5示出本发明的图像数据自动采集系统应用于黄金珠宝玉石首饰产品图像数据采集的流程图。在该应用例中，摄像头与光源位于1个半封闭的壳体内，壳体可以方便的分离以便于更换壳体内损坏的设备，控制器、传感器及摄像头连接到系统主机的相应PCI卡或外置控制器上，传送带独立运行，运行速度可调。

如图5所示，该流程包括：

在步骤502，将样品置于放置于传送带的料盘上；

在步骤504，传送带传送样品经过图像采集区；

在步骤506，传感器检测到样品后发送传送带停止指令；

在步骤508，传送带停止后触发图像采集指令；

在步骤510，系统主机接到图像采集指令后发送该指令到事先设定好的摄像头采集样品图像；

在步骤512，系统主机接收摄像头拍摄的图像数据，按照预置的命名方式和格式存储图像数据。

重复上述步骤502至512，完成批量样品的图像数据采集。

下面对本发明的黄金珠宝玉石首饰产品图像数据采集仪的采集量统计(假定每天连续工作10小时)：

传送带速度：10CM-30CM/S(秒)，传送带速度可以根据需要进行调整；

检测样品大小(包括托盘及样品托)：最大30CM长＊30CM宽＊30CM高，最小5CM长＊5CM宽＊5CM高，平均10CM长＊10CM宽＊10CM高；

样品放置速度：0.5个/S；

拍照速度：0.5S/样品(每摄像头拍摄一幅图像)；

每样品采集时间：1S(传送速度)+0.5S(样品放置速度)+0.5S(拍照速度)＝2S/样品；

平均采集量：10小时＊(60分/小时)＊(60秒/分)/(2S/样品)＝18000件；

在上述条件下，实际采集量介于10000至20000件之间。相对于手工采集的2000件/人日的工作效率，可提升工作效率5至10倍。

本发明的图像数据自动采集系统，针对黄金珠宝玉石首饰行业生产、展示、销售及产品鉴定过程中图像数据采集的非标准、低效率的现状，结合符合黄金珠宝玉石首饰行业图像数据采集光源环境标准的光源环境，采用自动化的样品传送、自动化图像数据采集和存储，使实际的图像采集效率提高了5倍以上，而且采集到的图像符合原样品的颜色及外观特征，可以不经后期处理直接打印输出或者用于展示，解决了在现有产品数据库数据采集、展示用样品图片采集和珠宝玉石首饰鉴定样品图像数据采集过程中，样品的图像数据采集采用非标准光源、使用非专用数码照相机人工手动拍摄图像、工作效率低、得到的图像数据失真以及采集的图像无法直接使用等一系列问题，为广大珠宝玉石首饰生产、销售企业和证书鉴定机构，提供了标准、一致的图像数据采集手段

进一步，本发明的图像数据自动采集系统采用多角度摄像头及多组镜头的图像采集方式采集黄金珠宝玉石首饰行业的各种不同规格、材质的产品图像，提高了图像采集效率和质量，免除了后期图像处理的复杂工作。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种图像数据自动采集系统，应用于黄金珠宝玉石首饰类产品的图像采集，其特征在于，包括：

样品传送控制系统，用于将样品传送到预定位置，使所述样品静止于所述预定位置，发送图像采集指令；

图像采集控制系统，用于接收来自所述样品传送控制系统的图像采集指令，控制光学成像系统采集所述样品的图像数据；

所述光学成像系统，包括摄像头，用于对所述样品进行图像数据采集；

其中，所述光学成像系统包括：

光照箱体，所述光照箱体内衬反光材料；

安装于所述光照箱体的内部的光源；

光源控制器，与所述光源相连，并连接到所述图像采集控制系统，用于控制所述光源的色温以及光强以便为采集所述样品的图像数据提供均匀的光源环境；

摄像头，安装于所述光照箱体的内部，用于采集所述样品的图像数据；

所述样品传送控制系统包括：

样品位置检测装置，用于当检测到所述样品到达触发位置时，发出触发信号；

样品传送系统，用于将所述样品运送到所述触发位置，接收所述样品位置检测装置发出的触发信号，使所述样品静止于所述预定位置；发送所述图像采集指令；

所述样品位置检测装置为光电传感器；

所述样品传送系统包括运动控制器、传送带电机、传送带支架和传送带：

所述运动控制器接收来自所述光电传感器的触发信号，发送停止信号到所述传送带电机以控制所述传送带停止运动，将所述样品静止于所述预定位置；发送所述图像采集指令；

所述样品传送系统还包括料盘，所述料盘为透明材料制成，所述料盘的靠近所述光电传感器的侧涂有颜色；

当所述料盘经过所述光电传感器的检测区域时，触发所述光电传感器发出触发信号。

2.根据权利要求1所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，

所述图像采集控制系统包括图像采集卡，所述摄像头与所述图像采集卡连接。

3.根据权利要求2所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，在所述光照箱体的侧面开有进料槽，以便所述样品传送控制系统传送所述样品进出所述光照箱体，所述进料槽上安装有可收起和放下的遮光板。

4.根据权利要求2所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，所述光源控制器还用于控制所述光源的角度和/或位置。

5.根据权利要求2所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，所述光源提供色温为6500±200K的均匀的光源环境。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，所述光照箱体内壁涂有反光材料，所述光源均匀分布在所述光照箱体内壁。

7.根据权利要求2至5中任意一项所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，所述光学成像系统包括3个摄像头，所述摄像头的安装角度分别为水平10度、45度、90度。

8.根据权利要求2所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，所述光照箱体上安装有样品放置位置指示激光器，用于指示样品的图像数据采集时的放置位置。

9.根据权利要求1、2、3、4、或5所述的图像数据自动采集系统，其特征在于，所述样品为黄金珠宝玉石首饰产品。

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