CN103999923A - 一种猪肉激光灼刻打码的采集装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对猪肉肉皮上激光灼刻打码的图像采集装置和采集方法。利用猪肉上激光灼刻部分对特定波长的光具有微弱荧光反应的特性，通过屏蔽可见光，并在采集设备上安装特定波长的紫外光源，使猪肉上激光灼刻部分产生荧光，利用图像传感器采集荧光，从而实现激光灼刻打码的图像采集。本装置具有极强的抗噪声性能，通过进一步图像处理与分析，可以实现图像中的机读码信息的获得。

Description

一种猪肉激光灼刻打码的采集装置和方法

技术领域

本发明属于图像采集技术领域，具体地说，涉及一种针对猪肉上激光灼刻打码的图像采集装置和采集方法。 

背景技术

猪肉上盖的蓝色检疫印章，今后将被一种激光“身份证”取代。猪肉上的激光身份证是一种通过激光烧制生成的信息，用激光在猪肉表皮灼刻代码，呈现立体图像，有凹凸感。生猪激光灼刻检疫标识可用来提升动物产品安全追溯，保障猪肉产品质量安全。 

生猪激光灼刻没有任何添加物质，不会对被激光灼刻的猪肉及周边环境造成污染，同时也对信息的识读带来了挑战。用各种光源和一般的拍摄手段，都很难达到清晰获取图像的标准。 

一般图像采集手法是利用图像传感器，如照相机、摄像头、扫描仪等，对通用的事物进行采集，采集到事物发射或者反射的可见光，从而获得被拍摄物体的形状颜色等。 

一些特定的光源可以一定程度上起到很好的辅助作用。在一些复杂的情况下，采用特定的颜色的光进行照射，可以获得或者过滤某些颜色。如在红色光的照射下，拍摄文本，可以过滤掉印章等红色信息的干扰。 

针对复杂的背景和有用信息与背景噪声相近的情况，一般很难做到对噪声的过滤。生猪激光灼刻也属于这种情况。灼刻的区域看起来并不明显，相反一些血迹、油脂会严重影响灼刻的视觉效果，给图像的采集带来困难。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够清晰获得生猪上激光灼刻打码信息的图像采集装置。 

根据大量实验，我们发现猪肉的激光灼刻部分对某个特定波长的光具有微弱的荧光反应。此现象不同于常见的几种荧光物质，荧光并不强，荧光响应最敏感的波长大约在390-400nm之间。本发明根据这个现象，将拍摄环境的可见光进行屏蔽，通过这个特定波长的光源进行补光，再利用图像传感器 针对荧光的波长范围对激光灼刻的猪肉进行采集。 

图像采集针对的波长为绿色为主，远离紫外光源的波长，同时大大降低了补光光源反射光对图像采集效果的影响。荧光的波长范围噪声的成分很少，从而可以得到很高信噪比的采集图像。同时可以增大补光的亮度或者利用其它图像增强技术，获得清晰的激光灼刻图像。 

本发明装置与现有的方案装置相比，具有以下优势： 

1、信噪比高：能够清晰的获得激光灼刻的图像。 

2、抗噪声能力强：不受血迹、油脂等杂质的干扰。 

3、有效识读时间长：随着激光灼刻时间的推移，荧光现象减弱的很慢，可以适应识读在肉品流通领域流通的整个周期。大大强于其他的图像采集装置。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够清晰获得生猪上激光灼刻打码信息的图像采集方法。 

根据大量实验，我们发现猪肉的激光灼刻部分对某个特定波长的光具有微弱的荧光反应。此现象不同于常见的几种荧光物质，荧光并不强，荧光响应最敏感的波长大约在390-400nm之间。本发明根据这个现象，将拍摄环境的可见光进行屏蔽，通过这个特定波长的光源进行补光，再利用图像传感器针对荧光的波长范围对激光灼刻的猪肉进行采集。 

图像采集针对的波长为绿色为主，远离紫外光源的波长，同时大大降低了补光光源反射光对图像采集效果的影响。荧光的波长范围噪声的成分很少，从而可以得到很高信噪比的采集图像。同时可以增大补光的亮度或者利用其它图像增强技术，获得清晰的激光灼刻图像。 

本发明方法与现有的方案方法相比，具有以下优势： 

4、信噪比高：能够清晰的获得激光灼刻的图像。 

5、抗噪声能力强：不受血迹、油脂等杂质的干扰。 

6、有效识读时间长：随着激光灼刻时间的推移，荧光现象减弱的很慢，可以适应识读在肉品流通领域流通的整个周期。大大强于其他的图像采集方法。 

附图说明

图1为本发明的采集设备结构图(整体示意图)。S101为图像传感器，用来获取猪肉激光灼刻的图像。S201为遮光挡板，用来避免补光灯的光线直射到图像传感器的镜头内。S301为补光光源，用来照明，激发猪肉激光灼刻部分的荧光反应。S401为遮光罩，用来屏蔽外界可见光。也同时作为图像采集设备的主要支撑。S501为被拍摄的激光灼刻的猪肉。 

图2为补光设备的原理图(补光光源示意图)。 

图3为遮光板的工作原理图(挡板工作示意图)。 

图4为遮光罩的示意图(遮光罩示意图)。 

图5为补光光源的光谱图(补光光源光谱)。 

图6为激发荧光的光谱图(激发荧光光谱)。 

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。 

第一步：光源的设计。 

光源的选材：光源可以选用紫外激光器，也可以选用紫外LED。波长主峰分布在390-400nm之间的LED为优选，相对比较经济。为了提高光照的均匀性可以选择散射的LED；聚光的LED也可以使用，但如果处理不好会降低光照的均匀度。 

为了光照的均匀性，光源进一步建议采用多颗LED共同照明，将LED安放在拍摄物体的四周，如图2。 

光源的亮度与功率大约成正比。根据实验，采用100mA到1A的驱动电路来驱动LED群，可以达到比较理想的效果，参数取决于图像传感器的具体参数。 

LED可以通过供电电路与电源相连接。为了光照稳定，可采用电流驱动电路，电源可以采用电源适配器，也可以采用电池供电。干电池串联或者锂电池通过电流驱动电路的可以为本光源供电。 

值得注意的是，如果选择的图像传感器拍摄角度较大，光源的光线可能会通过直射到达图像传感器。为了避免光源直接进入图像传感器而影响到图 像传感器的正常工作，可以在光源与图像传感器之间设置挡板来挡住光源的直射光，从而避免直射光线对图像传感器的影响。如图3。 

第二步：屏蔽可见光。 

通过遮光罩来屏蔽外界可见光的干扰。遮光罩采用两端开口，一端放置图像传感器，另一端预留拍摄窗口。光源位于遮光罩内部，图像传感器不能直接拍摄的位置。如图4。 

为了拍摄保证拍摄效果，降低可见光的干扰，遮光罩的需要选择不透明、没有荧光反应的材质。即采用外界光线射不进来，内部受到紫外光源的激发也不会产生荧光的材质。 

光源位置靠近拍摄窗口端可以改善拍摄的效果，因为如果采用LED作为光源，LED的波长范围并不是完全在我们设定的范围，而是符合一种类似高斯分布的范围，如图5。主要波长在我们设定的范围内，而其他波长的光，尤其是可见光还是有一定的比例。如果光源距离图像传感器较近，会有一部分通过猪皮表面油脂的镜面反射进入图像传感器而影响拍摄效果。 

遮光罩内部如果采用能够反射紫外光的材质，通过光线的多次漫反射，也可以提高光照的均匀性。 

第三步：图像传感器。 

图像传感器可以选用一般的图像传感器如：数码相机、摄像头与电脑相连、具有拍照功能的手机，嵌入式拍照设备等能够采集可见光的图像传感器都可以。 

由于光源的波长比较接近蓝色。对拍摄获取图像的蓝色通道影响较大。因此不建议用蓝色图像的信息做进一步的图像处理。 

激发荧光成分中，红色较少，也不是图像处理的最佳选择。 

绿色通道是最佳选择。为了获取较好的图像，建议采用绿色通道作为图像传感器的输出结果。 

第四步：采集图像的运用。 

采集到的图像，可能具有亮度的不均匀性。可能是激光灼烧过程不均匀，或者对焦不准确、光照不均匀、肉质地不均匀等。可以通过图像处理算法进一步修正，并将图像二值化。然后可以送到OCR识别核心，或者条码解码核心等进一步处理和运用。 

图像的二值化： 

二值化方法很多，比如采用NiBlack局部二值化法、Canny边缘检测、Sobel边缘检测等。也可以通过高通滤波，对图像进行亮度均衡，然后采用全局的二值化算法，如OTSU、Kittler等。 

OCR识别和条码解码核心为现有技术，很多公司都提供相应的服务，在此不赘述。 

拍摄得到的图像以及识别结果可以通过有线传输、Wifi无线网络、蓝牙或者无线2G、3G、4G网络等连接方式传输到服务器。进而实现整个应用，乃至整个猪肉溯源系统。 

Claims (10)

1.一种猪肉激光打码的采集装置，其特征在于 

使用紫外光源作为光源，或者包含紫外光成分的光源作为光源，通过此光源的光照激发灼烧部分猪肉的荧光反应。 

使用可见光图像传感器，获取激发的荧光在可见光波长范围的图像。 

2.根据权利要求1所述的打码装置，其特征在于，使用激发荧光的光源的光谱主峰波长在390-400nm之间，或者主要包含390-400nm波长的光。 

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，增加用于屏蔽可见光的遮光罩，以屏蔽可见光的干扰。 

4.根据权利要求1所述的打码装置，其特征在于，使用激发荧光的波长主峰范围在390-400nm之间。并且增加用于屏蔽可见光的遮光罩，以屏蔽可见光的干扰。 

5.根据权利要求4所述，其特征在于，图像采集设备采用具有拍照功能的手机。 

6.一种猪肉激光打码的采集方法，其特征在于 

使用紫外光源作为光源，或者包含紫外光成分的光源作为光源，通过此光源的光照激发灼烧部分猪肉的荧光反应。 

使用可见光图像传感器，获取激发的荧光在可见光波长范围的图像。 

7.根据权利要求6所述的打码方法，其特征在于，使用激发荧光的光源的光谱主峰波长在390-400nm之间，或者主要包含390-400nm波长的光。 

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，增加用于屏蔽可见光的遮光罩，以屏蔽可见光的干扰。 

9.根据权利要求6所述的打码方法，其特征在于，使用激发荧光的波长主峰范围在390-400nm之间。并且增加用于屏蔽可见光的遮光罩，以屏蔽可见光的干扰。 

10.根据权利要求9所述，其特征在于，图像采集设备采用具有拍照功能的手机。