CN103278448B - 改善水果线扫描光谱成像的光照装置 - Google Patents

改善水果线扫描光谱成像的光照装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善水果线扫描光谱成像的光照装置。在光照筒内部覆有一层聚四氟乙烯衬板，光照筒圆周轴向表面最高点依逆时针方向开有呈90o布置的出光槽、光源置入槽和进光槽，镜头对准出光槽，镜头向上依次安装光谱仪和CCD相机，出光槽、进光槽和镜头中心线在同一竖直面内，线光源固定在光照筒侧面的光源置入槽内，线光源发光点向上与水平面夹角为6o，进光槽外安装水果样品，光照筒两端盖有盖板。本发明能够获得均匀的条状光并减少杂散光的影响，使光照强度仅和水果形状有关，产生层次明显的光密度梯度，利于光照强度的校正。这对于提高图像处理速度，快速而有效地检测内部和外部品质的标定指标，实现水果的高效精确分级提供技术基础。

Description

改善水果线扫描光谱成像的光照装置
技术领域
本发明涉及扫描光谱成像的光照装置，尤其是涉及一种改善水果线扫描光谱成像的光照装置。
背景技术
光谱成像技术是应用于水果品质检测的新兴技术，具有图谱合一的独特优势。照明系统在光谱系统中是尤为关键的部分，往往关系到整个系统的成败。由于现有的光照方式获得的光照强度不均匀，校正困难，需要开发非常复杂的算法，且效果差、图像处理速度低。一个设计良好的照明系统应能够在视场中产生均匀光照，避免亮斑和阴影的出现，并且保证光照比较稳定。目前的谷仓形光照系统（黄星奕，刘益权，赵杰文.基于近红外图像技术的水果轻微损伤检测[J].微计算机信息（测控自动化）,2007, 23( 12-1):229-231.）、穹顶形光照系统等结构复杂且光损失严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善水果线扫描光谱成像的光照装置，该装置更适合于线扫描成像，能够获得均匀的条状光并减少杂散光的影响，使光照强度仅和水果形状有关，产生层次明显的光密度梯度，利于光照强度的校正。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括CCD相机，光谱仪，镜头，线光源和光照筒；光照筒内部覆有一层聚四氟乙烯衬板，光照筒圆周轴向表面最高点依逆时针方向开有呈90o布置的出光槽、光源置入槽和进光槽，镜头对准出光槽，镜头向上依次安装光谱仪和CCD相机，出光槽、进光槽和镜头中心线在同一竖直面内，线光源固定在光照筒侧面的光源置入槽内，线光源发光点向上与水平面夹角为6o，进光槽外安装水果样品，光照筒两端分别盖有聚四氟乙烯圆板。
所述出光槽和进光槽的宽度和长度相等，光源置入槽宽度和长度与线光源尺寸相匹配。
本发明具有的有益效果是：
本项发明针对线扫描光谱成像系统，根据线扫描成像的特点，设计出装置。该装置更适合于线扫描成像，能够获得均匀的条状光并减少杂散光的影响，使光照强度仅和水果形状有关，产生层次明显的光密度梯度，利于光照强度的校正。实验结果表明，该方法具有较高的可靠性。这对于提高图像处理速度，快速而有效地检测内部和外部品质的标定指标，实现水果的高效精确分级提供了技术基础。
附图说明
图1是本发明的装置结构图。
图2是光照筒结构图。
图3是番茄样品应用本发明前的光照强度分布图像。
图4是番茄样品应用本发明后的光照强度分布图像。
图5是应用本发明前某波段下标准球灰度图及灰度剖面图。
图6是应用本发明后某波段下标准球灰度图及灰度剖面图。
图中：1、CCD相机，2、光谱仪，3、镜头，4、线光源，5、光照筒，6、水果样品，7、聚四氟乙烯衬板，8、进光槽，9、光源置入槽，10、出光槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明包括CCD相机1，光谱仪2，镜头3，线光源4和光照筒5；光照筒5内部覆有一层聚四氟乙烯衬板7，光照筒5圆周轴向表面最高点依逆时针方向开有呈90o布置的出光槽10、光源置入槽9和进光槽8，镜头3对准出光槽10，镜头3向上依次安装光谱仪2和CCD相机1，出光槽10、进光槽8和镜头3中心线在同一竖直面内，线光源4固定在光照筒5侧面的光源置入槽9内，线光源4发光点向上与水平面夹角为6o，进光槽8外安装水果样品6，光照筒5两端分别盖有聚四氟乙烯圆板。
如图2所示，出光槽10和进光槽8的宽度和长度相等，光源置入槽9宽度和长度与线光源4尺寸相匹配。
根据所需物距，将光照筒5置于镜头3下方位置，并调节光照筒固定板使光照筒进光槽8、出光槽10与镜头3中心线在同一竖直平面内。线光源4固定在光照筒5侧面的光源置入槽9内，线光源4发光点向上与水平面夹角为6o。调整线光源4进入光源置入槽9的深度，光线经聚四氟乙烯衬板7的反射，采集得到没有阴影的图像。通过升降台调节番茄样品与光照筒5间距，使间距值在1~3cm范围内。
在应用本发明装置前，采集番茄样品图像，得到番茄样品光照强度分布图像，如图3所示，相同光强区域呈不连通的区块状分布。应用本发明装置时，使用相同型号的CCD相机、光谱仪、镜头和线光源，线光源4将光线打在光照筒5内壁聚四氟乙烯衬板7上。位移台经过光照筒下方的进光槽8时，经光照筒产生的均匀条形光线便打在番茄样品上，光线反射经过进光槽8、出光槽10进入镜头，然后经过光谱仪2分光在CCD相机1上成像，得到番茄样品光照强度分布图像，如图4所示，相同光强区域呈规则的阶梯状分布。
为了说明本发明的普适性，分别采集应用本发明装置前后标准球图像，得到某波段下标准球灰度图及灰度剖面图，如图5和图6所示。图5为应用本发明前标准球灰度图及灰度剖面图，虽然在距离200mm附近出现饱和，但仍可看出灰度取值波动较多且无规律可循；图6为应用本发明后标准球灰度图及灰度剖面图，灰度沿样品中心对称取值。

Claims (2)

1.一种改善水果线扫描光谱成像的光照装置，其特征在于：包括CCD相机（1），光谱仪（2），镜头（3），线光源（4）和光照筒（5）；光照筒（5）内部覆有一层聚四氟乙烯衬板（7），光照筒（5）圆周轴向表面最高点依逆时针方向开有呈90o布置的出光槽（10）、光源置入槽（9）和进光槽（8），镜头（3）对准出光槽（10），镜头（3）向上依次安装光谱仪（2）和CCD相机（1），出光槽（10）、进光槽（8）和镜头（3）中心线在同一竖直面内，线光源（4）固定在光照筒（5）侧面的光源置入槽（9）内，线光源（4）发光点向上与水平面夹角为6o，进光槽（8）外安装水果样品（6），光照筒（5）两端分别盖有聚四氟乙烯圆板。
2.根据权利要求1所述的一种改善水果线扫描光谱成像的光照装置，其特征在于：所述出光槽（10）和进光槽（8）的宽度和长度相等，光源置入槽（9）宽度和长度与线光源（4）尺寸相匹配。
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