CN102539293B - 一种泥沙颗粒批量图像采集装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥沙颗粒批量图像采集装置及其方法，该装置包含多个泥沙颗粒图像采集单元，泥沙颗粒图像采集单元两端分别与A/D转换器和脉冲调制器连接，A/D转换器和脉冲调制器均与计算机连接；各采集单元由多块黑白CCD面阵组成，分为奇数组和偶数组；该方法包括将充分分散的泥沙颗粒样品送入至测量仓，由脉冲调制器控制LED平行光按奇数组和偶数组分别发光，避免常规体光源淹没微小泥沙颗粒，平行光穿过泥沙颗粒后，直接投射在黑白CCD面阵上，黑白CCD面阵获取对应的光强信号，并送入至A/D转换器，转换为数字信号后输入至计算机，再由计算机将各个黑白CCD面阵采集的图像信息组合成整个测量仓中泥沙颗粒图像，从而实现快速批量泥沙颗粒图像采集。

Description

一种泥沙颗粒批量图像采集装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种泥沙颗粒批量图像采集装置及其方法，主要用于泥沙颗粒分析领域，是进行泥沙颗粒图像分析所必须的步骤。

背景技术

泥沙颗粒粒度是影响泥沙运动的重要参量，对于研究河流演变规律具有重要的指导意义。传统泥沙颗粒分析法如筛分法、沉降法和电阻法虽操作简单，但自动化程度低；激光粒度法虽自动化程度高，但测量范围有限且价格昂贵；而目前泥沙颗粒图象分析法又存在处理速度慢、处理量少、小颗粒测量误差大等缺点，难以满足实际需要。常规泥沙颗粒图像采集时，由于采用摄像机，受焦距和设备大小等限制，单次难以采集大量泥沙颗粒图像，同时对于细颗粒泥沙，需要调大焦距，使细颗粒泥沙占有更多的象素空间以便精确提取颗粒形状，而对于粗颗粒泥沙，则需要调小焦距，摄像机拍摄面积才足够大，以便拍摄更多的泥沙颗粒样品；固定焦距难以满足实际需要，而人工调焦或自动调焦都依赖于人工干预，致使系统适应性差，难以满足复杂的、粒径范围大的泥沙颗粒分析。光源是影响图像效果的重要因素，光源的稳定性和均匀性，可有效防止泥沙颗粒的重影，提高处理精度，目前都采用体光源，体光源从不同方向照射泥沙颗粒，不但容易产生斜影或重影等现象，而且体光源将淹没微小颗粒投影，造成微小泥沙颗粒测量误差。因此，本发明改进光源形式，提高泥沙颗粒投影准确性，同时采用无透镜的黑白CCD面阵组进行图像采集，即提高了图像采集的适应性，又保证了图像采集的精度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种泥沙颗粒批量图像采集装置及其方法，通过优化光源，采用黑白CCD面阵组，进行错时图像采集，不但可进行批量泥沙颗粒图像采集，而且直接将泥沙颗粒投影转换为灰度图像，相对于摄像机，大幅减少了图像数据率，并准确采集到了泥沙颗粒投影信息，以便获得泥沙颗粒大小、形状等信息。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种泥沙颗粒批量图像采集装置，包括计算机、A/D转换器、脉冲调制器和若干并联连接的泥沙颗粒图像采集单元，泥沙颗粒图像采集单元两端分别与A/D转换器和脉冲调制器连接，A/D转换器和脉冲调制器均与计算机连接；每个泥沙颗粒图像采集单元泥沙颗粒图像采集单元包括黑白CCD面阵组、LED光源组和测量仓，所述测量仓位于黑白CCD面阵组和LED光源组之间。

其中，黑白CCD面阵组包括黑白CCD面阵奇数组和黑白CCD面阵偶数组，黑白CCD面阵奇数组和黑白CCD面阵偶数组间隔排列；所述LED光源组包括LED光源奇数组和LED光源偶数组，LED光源奇数组和LED光源偶数组间隔排列，LED光源组发出的光为平行光。

LED光源奇数组与黑白CCD面阵奇数组对应布置，LED光源偶数组与黑白CCD面阵偶数组对应布置，且各LED光源组与各黑白CCD面阵组水平尺寸相等。

一种采用上述装置的泥沙颗粒批量图像采集方法，包括以下步骤：

将充分分散的泥沙颗粒样品用玻璃片承载送入测量仓，计算机通过脉冲调制器控制LED光源奇数组和LED光源偶数组分别发光，光经玻璃片和泥沙颗粒后传输至黑白CCD面阵奇数组和黑白CCD面阵偶数组，各黑白CCD面阵获取光强信号，传输至A/D转换器，转换为数字信号，并输入计算机，完成泥沙颗粒图像的快速采集。

各个黑白CCD面阵与对应的LED光源同时工作，采集泥沙颗粒图像，图像采集完成后送入计算机，计算机将各个黑白CCD面阵采集的泥沙颗粒图像依次拼接，组合成整个测量仓中泥沙颗粒图像，实现快速批量图像采集。

有益效果：本发明的一种泥沙颗粒批量图像采集装置结构简单，易于搭建，自动化程度高，有利于推广使用；该方法通过优化光源，采用黑白CCD面阵组，进行错时图像采集，不但可进行批量泥沙颗粒图像采集，而且直接将泥沙颗粒投影转换为灰度图像，相对于摄像机，大幅减少了图像数据率，并准确采集到了泥沙颗粒投影信息，以便获得泥沙颗粒大小、形状等信息。

附图说明

图1为本发明的泥沙颗粒批量图像采集装置示意图；

图2为将各个黑白CCD面阵采集的图像依次拼接组合成整个测量仓中泥沙颗粒图像的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种泥沙颗粒批量图像采集装置，包括计算机1、A/D转换器2、脉冲调制器3和若干并联连接的泥沙颗粒图像采集单元，泥沙颗粒图像采集单元两端分别与A/D转换器2和脉冲调制器3连接，A/D转换器2和脉冲调制器3均与计算机1连接；每个泥沙颗粒图像采集单元泥沙颗粒图像采集单元包括黑白CCD面阵组、LED光源组和测量仓6，所述测量仓6位于黑白CCD面阵组和LED光源组之间；各采集单元可独立采集单一泥沙样品，也可同时进行泥沙颗粒图像采集，满足批量采集要求。

本实施例中，黑白CCD面阵组包括黑白CCD面阵奇数组4和黑白CCD面阵偶数组5，黑白CCD面阵奇数组4和黑白CCD面阵偶数组5间隔排列；所述LED光源组包括LED光源奇数组7和LED光源偶数组8，LED光源奇数组7和LED光源偶数组8间隔排列，LED光源组发出的光为平行光。

LED光源奇数组7与黑白CCD面阵奇数组4对应布置，LED光源偶数组7与黑白CCD面阵偶数组4对应布置，且各LED光源组与各黑白CCD面阵组水平尺寸相等。

一种采用上述装置的泥沙颗粒批量图像采集的方法，包括以下步骤：

将充分分散的泥沙颗粒样品用玻璃片承载送入测量仓6，计算机1通过脉冲调制器3控制LED光源奇数组7和LED光源偶数组8分别发光，避免体光源淹没微小泥沙颗粒；光经玻璃片和泥沙颗粒后传输至黑白CCD面阵奇数组4和黑白CCD面阵偶数组5，各黑白CCD面阵获取对应光源的光强信号，传输至A/D转换器2，转换为数字信号，并输入计算机1，完成泥沙颗粒图像的快速采集。

各个黑白CCD面阵与对应的LED光源同时工作，采集泥沙颗粒图像，图像采集完成送入计算机1，计算机1将各个黑白CCD面阵采集的泥沙颗粒图像依次拼接，组合成整个测量仓6中泥沙颗粒图像，实现快速批量图像采集，如图2所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种泥沙颗粒批量图像采集装置，其特征在于：包括计算机（1）、A/D转换器（2）、脉冲调制器（3）和若干并联连接的泥沙颗粒图像采集单元，泥沙颗粒图像采集单元两端分别与A/D转换器（2）和脉冲调制器（3）连接，A/D转换器（2）和脉冲调制器（3）均与计算机（1）连接；每个泥沙颗粒图像采集单元包括黑白CCD面阵组、LED光源组和测量仓（6），所述测量仓（6）位于黑白CCD面阵组和LED光源组之间；所述黑白CCD面阵组包括黑白CCD面阵奇数组（4）和黑白CCD面阵偶数组（5），黑白CCD面阵奇数组（4）和黑白CCD面阵偶数组（5）间隔排列；所述LED光源组包括LED光源奇数组（7）和LED光源偶数组（8），LED光源奇数组（7）和LED光源偶数组（8）间隔排列，LED光源组发出的光为平行光； 

LED光源奇数组（7）与黑白CCD面阵奇数组（4）对应布置，LED光源偶数组（7）与黑白CCD面阵偶数组（4）对应布置，且各LED光源组与各黑白CCD面阵组水平尺寸相等； 

计算机（1）通过脉冲调制器（3）控制LED光源奇数组（7）和LED光源偶数组（8）分别发光。 

2.一种采用权利要求1所述装置的泥沙颗粒批量图像采集的方法，其特征在于包括以下步骤： 

将充分分散的泥沙颗粒样品用玻璃片承载送入测量仓（6），计算机（1）通过脉冲调制器（3）控制LED光源奇数组（7）和LED光源偶数组（8）分别发光，光经玻璃片和泥沙颗粒后传输至黑白CCD面阵奇数组（4）和黑白CCD面阵偶数组（5），各黑白CCD面阵获取光强信号，传输至A/D转换器（2），转换为数字信号，并输入计算机（1），完成泥沙颗粒图像的快速采集。 

3.根据权利要求2所述的泥沙颗粒批量图像采集方法，其特征在于：各个黑白CCD面阵与对应的LED光源同时工作，采集泥沙颗粒图像，图像采集完成送入计算机（1），计算机（1）将各个黑白CCD面阵采集的泥沙颗粒图像依次拼接，组合成整个测量仓（6）中泥沙颗粒图像，实现快速批量图像采集。 

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