CN104020174A - 用于微观径迹的检测分析系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于微观径迹的检测分析系统，该检测分析系统包括：图像采集装置(100)，采集被检测对象(400)上的微观径迹信息；控制装置(200)，控制图像采集装置(100)的移动和定位，实现对被检测对象(400)上的微观径迹信息的精准采集，并将精准采集到的微观径迹信息输送给对比分析装置(300)；对比分析装置(300)，将精准采集到的微观径迹信息与预先存储的比对信息进行对比分析，并输出分析结果。本发明还公开了一种用于微观径迹的检测分析系统的检测方法。本发明的用于微观径迹的检测分析系统及检测方法结构简单、操作方便、识别准确。

Description

用于微观径迹的检测分析系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测分析系统，尤其涉及一种能够用于微观径迹的检测分析系统及检测方法。

背景技术

目前市场上伪造品充斥的状况层出不穷，伪造品的繁多必然导致消费者对于产品本身的信任度降低，因此目前市场上也存在很多检测防伪标识的装置或系统。但是现有的防伪标识的检测主要是通过计算机技术对图像进行分析，然后再利用图像重建获得被检测对象上的内部物质分析，这样的防伪标识很容易被模仿，也就不可能达到抑制他人仿造的防伪目的。

由于上述分析的图像作为防伪标识很容易被破解，因此微观径迹开始逐渐被应用在防伪标识中。微观径迹标识具有其上径迹微粒直径较小，物理特征信息较为稳定，可以长期存档保留等特点，例如在已经公开的中国专利CN1108769A中，具体公开了一种利用核技术与激光计算机制全息图相结合的连锁保护的双卡防伪标识的制作方法及其检验装置，其利用带电粒子的径迹与计算机制傅里叶变换全息图抽样符合的方法分别在防伪标识中与检验标识中嵌入隐图与符合隐图相合出现固定信息证明标识本身的真品性。但是利用该专利中的技术检测，其检测方式较为复杂，检测精度和速度无法满足日益增长的应用需求，并且体积较大，重量较重。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种结构简单、操作方便、识别准确的用于微观径迹的检测分析系统及检测方法。

为实现上述目的，本发明的一种用于微观径迹的检测分析系统及检测方法的具体技术方案为：

一种用于微观径迹的检测分析系统，包括：图像采集装置，采集被检测对象上的微观径迹信息；控制装置，控制图像采集装置的移动和定位，实现对被检测对象上的微观径迹信息的精准采集，并将精准采集到的微观径迹信息输送给对比分析装置；对比分析装置，将精准采集到的微观径迹信息与预先存储的比对信息进行对比分析，并输出分析结果。

进一步，控制装置包括自动对焦组件，自动对焦组件包括：对焦执行单元，与图像采集装置相连，对图像采集装置进行移动和定位；对焦控制单元，判断分析图像采集装置的对焦情况，并根据对焦情况控制对焦执行单元的运动。

进一步，对焦控制单元包括：对焦判断模块，接收图像采集装置采集到的微观径迹信息，并根据该微观径迹信息是否符合预先设定的精度范围的判断，得出图像采集装置的对焦结果；控制输出模块，接收对焦判断模块做出的图像采集装置的对焦结果，并根据该对焦结果控制对焦执行单元的运行。

进一步，对比分析装置包括：识别判断单元，接收图像采集装置精准采集到的微观径迹信息，并计算该微观径迹信息与预先存储的比对信息的信息匹配度，根据计算出的信息匹配度与预设值的比对结果，做出被检测对象的真伪判断；结果输出单元，显示出识别判断单元做出的被检测对象的真伪判断结果。

进一步，图像采集装置包括顺次连接的物镜、镜筒和微观径迹采集器，镜筒上靠近物镜的一端设置有照明光源，被检测对象放置在物镜的前方。

进一步，对焦执行单元包括底板，底板上设置有驱动装置，驱动装置的动力输出端上设置有连接件，连接件的另一端连接有丝杆，丝杆的另一端与滑块相连，滑块设置在导轨上，图像采集装置固定设置在滑块上，滑块沿导轨前后移动，实现图像采集装置的对焦操作。

进一步，滑块的移动方向上设置有第一限位块和第二限位块，第一限位块设置在滑块靠近驱动装置的一端，第二限位块设置在滑块远离驱动装置的一端，第一限位块和第二限位块上分别设置有远端极限点检测开关和近端极限点检测开关，滑块在第一限位块和第二限位块之间移动。

进一步，对焦执行单元上设有中间零点检测开关，中间零点检测开关包括光拦片和槽形光电传感器，光拦片设置在滑块上，并能够随滑块一起移动；槽形光电传感器设置在底板上，槽形光电传感器上形成有红外透射槽，红外透射槽内部的两相对表面上分别设置有红外发射端和红外接收端；光拦片随滑块一起移动时能够进入到槽形光电传感器上的红外透射槽中，遮挡住红外透射槽中的红外发射端到红外接收端的红外光，使驱动装置停止运行，进而确定滑块的起始位置。

一种用于微观径迹的检测分析系统的检测方法，包括下述步骤：对焦执行单元带动图像采集装置移动，确定图像采集装置的起始位置；图像采集装置采集被检测对象上的微观径迹信息；对焦控制单元根据采集到的微观径迹信息判断图像采集装置的对焦情况，并根据对焦情况控制对焦执行单元的运动，直至图像采集装置对焦完成；对焦完成后，图像采集装置精准采集被检测对象上的微观径迹信息；识别判断单元接收精准采集到的微观径迹信息，并根据该微观径迹信息做出被检测对象的真伪判断；结果输出单元显示出被检测对象的真伪判断结果。

进一步，图像采集装置的对焦过程包括下述步骤：对焦判断模块接收图像采集装置在起始位置处采集到的微观径迹信息，并判断该微观径迹信息是否符合预先设定的精度范围；如对焦判断模块判定该微观径迹信息符合预先设定的精度范围，则输出对焦完成结果；控制输出模块接收对焦判断模块做出的对焦完成结果后，使对焦执行单元停止移动，完成对焦操作；如对焦判断模块判定该微观径迹信息不符合预先设定的精度范围，则输出对焦未完成结果，并预判对焦执行单元应该移动的方向和距离；控制输出模块接收对焦判断模块做出的对焦未完成结果，并根据对焦判断模块预判的对焦执行单元应该移动的方向和距离控制对焦执行单元的移动；重复上述微观径迹信息的采集、判断步骤，直至对焦判断模块输出对焦完成结果，完成对焦操作。

与现有检测分析装置相比，本发明的用于微观径迹的检测分析系统及检测方法具有以下优点：

本发明的用于微观径迹的检测分析系统采用一体化设计，即通过组合在一起的图像采集装置、控制装置、对比分析装置等完成对微观径迹信息的检测分析，提高了系统的检测效率和检测的准确性，且还实现了整机组装和售后维修的便捷性。

本发明的用于微观径迹的检测分析系统通过使用自动对焦组件可自动、精确地为图像采集装置确定合适的焦点，且操作简单、耗时比较小，单次测量时间可控制在11ms左右，整个对焦环路在2S内即可完成自动对焦，极大地提高了系统的检测分析效率。

附图说明

图1为本发明的用于微观径迹的检测分析系统的结构框图；

图2为图1中的控制装置的结构框图；

图3为本发明中的图像采集装置和对焦执行单元的结构示意图；

图4为图3中的对焦执行单元的内部结构图；

图5为图1中的对比分析装置的结构框图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种用于微观径迹的检测分析系统及检测方法做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明的用于微观径迹的检测分析系统包括图像采集装置100、控制装置200和对比分析装置300。其中，图像采集装置100用于采集被检测对象400上的微观径迹信息；控制装置200用于控制图像采集装置100的移动和定位，实现对被检测对象400上的微观径迹信息的精准采集，并将精准采集到的微观径迹信息传输给对比分析装置300；对比分析装置300则用于将精准采集到的微观径迹信息与预先存储的比对信息进行对比分析，并输出分析结果。

应注意的是，本发明中的被检测对象400可以是含有微观径迹的防伪标识或材料等。其中，被检测对象400中的微观径迹可包括分子、原子、原子核、基本粒子及与之相应的场所形成的轨迹，以及用其他物理、化学、生物、机械等方式生成的微观径迹。

下面结合图1至图5，对本发明的用于微观径迹的检测分析系统及检测方法进行详细描述：

如图3所示，本发明中的图像采集装置100包括顺次连接的物镜110、镜筒120和微观径迹采集器130。其中，镜筒120上靠近物镜110的一端还设置有照明光源140，具体来说，照明光源140是设置在镜筒120的侧壁上。由此，当需要进行检测时，可将被检测对象放置在物镜110的前方，并通过下文中将要描述的控制装置200中的自动对焦组件210调整物镜110与被检测对象之间的距离，使得微观径迹采集器130能够精准采集到被检测对象上的微观径迹信息。

应注意的是，本发明中的物镜110可采用现有的光学成像显微镜头组，微观径迹采集器130可采用现有的图像传感器，照明光源140可采用现有的照明光筒。此外，本发明中的图像采集装置100还可设置在密闭的防尘箱体内，以免图像采集装置100受到外界灰尘等的污染。

进一步，如图2所示，本发明的控制装置200包括自动对焦组件210、光源亮度调节组件220和人机交互组件230。其中，自动对焦组件210用于实现图像采集装置100的自动对焦；光源亮度调节组件220用于调节图像采集装置100中的照明光源140的亮度；人机交互组件230用于实现系统的开启、关闭、指令输入等操作。

进一步，本发明的控制装置200中的自动对焦组件210包括对焦执行单元211和对焦控制单元212。其中，对焦执行单元211与图像采集装置100相连，用于图像采集装置100的移动和定位；对焦控制单元212用于判断分析图像采集装置100的对焦情况，并根据对焦情况控制对焦执行单元211的运动。

进一步，如图3和图4所示，本发明的自动对焦组件210中的对焦执行单元211包括底板2111，底板2111上设置有驱动装置2112，驱动装置2112的动力输出端上设置有连接件2113，连接件2113的另一端连接有丝杆2114，丝杆2114的另一端与滑块2115相连。其中，滑块2115上设置有内螺纹，丝杆2114上设置有外螺纹，滑块2115与丝杆2114之间为螺纹配合，由此，可将丝杆2114沿轴向的转动转化为滑块2115的前后移动。

进一步，底板2111上还设置有导轨2116，滑块2115设置在导轨2116上，并可沿导轨2116前后移动。本实施例中，导轨2116优选与图像采集装置100中的镜筒120平行设置，且图像采集装置100中的镜筒120固定设置在滑块2115上。

由此，当驱动装置2112通过连接件2113驱动丝杆2114转动时，滑块2115便可在丝杆2114的带动下沿导轨2116前后移动，并同时带动图像采集装置100中的镜筒120前后移动，从而实现图像采集装置100的对焦操作。应注意的是，本实施例中，驱动装置2112可为电机，如步进电机、伺服电机等；连接件2113可为联轴器等。

进一步，为保证图像采集装置100的对焦操作能够快速、准确地进行，本发明中在滑块2115的移动方向上还设置有多个位置检测开关，位置检测开关可控制驱动装置2112的启动与停止。本实施例中，位置检测开关包括远端极限点检测开关、近端极限点检测开关和中间零点检测开关。其中，远端极限点检测开关和近端极限点检测开关用于控制滑块2115前后移动的范围，中间零点检测开关用于控制滑块2115移动的起始位置。

具体来说，如图4所示，滑块2115的移动方向上设置有第一限位块2117和第二限位块2118。其中，第一限位块2117设置在滑块2115靠近驱动装置2112的一端，第二限位块2118设置在滑块2115远离驱动装置2112的一端，且第一限位块2117和第二限位块2118上分别设置有远端极限点检测开关和近端极限点检测开关(图中未示)。

由此，当滑块2115移动到第一限位块2117或第二限位块2118处时，会触碰到第一限位块2117或第二限位块2118上的远端极限点检测开关或近端极限点检测开关，远端极限点检测开关或近端极限点检测开关使驱动装置2112停止运行，进而使滑块2115停止移动，由此，保证了滑块2115的移动在一个可控的范围之内，提高了图像采集装置100的对焦操作效率。

进一步，如图4所示，本实施例中，滑块2115的中间零点检测开关包括槽形光电传感器2120和光拦片2119。其中，槽形光电传感器2120设置在底板2111上，其上形成有红外透射槽，红外透射槽内部的两相对表面上分别设置有红外发射端和红外接收端(图中未示)；光拦片2119固定设置在滑块2115上，并能够随滑块2115一起移动，且光拦片2119随滑块2115一起移动时能够进入槽形光电传感器2120上的红外透射槽中。

由此，当滑块2115上的光拦片2119进入到槽形光电传感器2120上的红外透射槽中时，会遮挡槽形光电传感器2120中的红外发射端到红外接收端的红外光，进而使驱动装置2112停止运行，由此便可得出滑块2115的起始位置，也即图像采集装置100的起始位置。而滑块2115的起始位置确定后，槽形光电传感器2120便停止工作，后续图像采集装置100的对焦操作便可依据上述确定的起始位置进行。

进一步，如图2所示，本发明的自动对焦组件210中的对焦控制单元212包括对焦判断模块2121和控制输出模块2122。其中，对焦判断模块2121接收图像采集装置100采集到的微观径迹信息，并判断该微观径迹信息是否符合预先设定的精度范围(该预先设定的精度范围可根据具体被检测对象所要求的误差范围来确定)。控制输出模块2122接收对焦判断模块2121做出的判断结果，并根据该判断结果控制对焦执行单元211的运行。

具体来说，对焦判断模块2121对接收到的微观径迹信息进行分析判断。如果判断结果为接收到的微观径迹信息在预先设定的精度范围之内，则输出对焦完成结果，控制输出模块2122接收到对焦判断模块2121输出的对焦完成结果后，会向对焦执行单元211发出停止指令，使对焦执行单元211停止运行，由此，即完成了图像采集装置100的对焦操作。

而如果判断结果为接收到的微观径迹信息不在预先设定的精度范围之内，则输出对焦未完成结果，并同时预判对焦执行单元211接下来应该移动的方向和距离(预判的方向和距离是相对于对焦执行单元211的起始位置来说的，也即上面描述的通过中间零点检测开关确定的滑块的起始位置)。控制输出模块2122接收到对焦判断模块2121输出的对焦未完成结果后，会根据预判的对焦执行单元211接下来应该移动的方向和距离向对焦执行单元211发出运行指令，对焦执行单元211便会继续运行。重复上述微观径迹信息的采集、判断过程，直到对焦判断模块2121得出接收到的微观径迹信息在预先设定的精度范围之内的判断结果为止。

应注意的是，为保证对焦的效率及准确度，在进行图像采集装置100的对焦操作中，图像采集装置100采集的微观径迹信息为被检测对象上的全部微观径迹信息中的任意一部分。

进一步，如图5所示，本发明中的对比分析装置300包括识别判断单元310和结果输出单元320。其中，识别判断单元310接收图像采集装置100在对焦操作完成后精准采集到的微观径迹信息，并将该微观径迹信息与预先存储的比对信息进行分析比对，以做出被检测对象的真伪判断。结果输出单元320则用于显示出识别判断单元310做出的判断结果。

具体来说，识别判断单元310接收图像采集装置100精准采集到的微观径迹信息，并计算与预先存储的比对信息的信息匹配度。如果计算出的信息匹配度大于预设值(预设值可根据具体检测对象的精度要求而设定)，则做出被检测对象为真的判断，并由结果输出单元320显示出来；而如果计算出的信息匹配度小于预设值，则做出被检测对象为假的判断，并也由结果输出单元320显示出来。

应注意的是，为保证识别判断的准确度，在对比分析装置300的识别判断操作中，图像采集装置100采集的微观径迹信息为被检测对象上的全部微观径迹信息。

下面对本发明的用于微观径迹的检测分析系统的检测方法进行简要说明：

1)对焦执行单元211带动图像采集装置100移动，确定图像采集装置100的起始位置(可通过中间零点检测开关实现)；

2)图像采集装置100采集被检测对象400上的微观径迹信息；

3)对焦控制单元212根据采集到的微观径迹信息判断图像采集装置100的对焦情况，并根据对焦情况控制对焦执行单元211的运动，直至图像采集装置100对焦完成；

4)对焦完成后，图像采集装置100精准采集被检测对象400上的微观径迹信息；

5)识别判断单元310接收精准采集到的微观径迹信息，并根据该微观径迹信息做出被检测对象400的真伪判断；

6)结果输出单元320显示出被检测对象400的真伪判断结果。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，包括：

图像采集装置(100)，采集被检测对象(400)上的微观径迹信息；

控制装置(200)，控制图像采集装置(100)的移动和定位，实现对被检测对象(400)上的微观径迹信息的精准采集，并将精准采集到的微观径迹信息输送给对比分析装置(300)；

对比分析装置(300)，将精准采集到的微观径迹信息与预先存储的比对信息进行对比分析，并输出分析结果。

2.根据权利要求1所述的用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，控制装置(200)包括自动对焦组件(210)，自动对焦组件(210)包括：

对焦执行单元(211)，与图像采集装置(100)相连，对图像采集装置(100)进行移动和定位；

对焦控制单元(212)，判断分析图像采集装置(100)的对焦情况，并根据对焦情况控制对焦执行单元(211)的运动。

3.根据权利要求2所述的用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，对焦控制单元(212)包括：

对焦判断模块(2121)，接收图像采集装置(100)采集到的微观径迹信息，并根据该微观径迹信息是否符合预先设定的精度范围的判断，得出图像采集装置(100)的对焦结果；

控制输出模块(2122)，接收对焦判断模块(2121)做出的图像采集装置(100)的对焦结果，并根据该对焦结果控制对焦执行单元(211)的运行。

4.根据权利要求1所述的用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，对比分析装置(300)包括：

识别判断单元(310)，接收图像采集装置(100)精准采集到的微观径迹信息，并计算该微观径迹信息与预先存储的比对信息的信息匹配度，根据计算出的信息匹配度与预设值的比对结果，做出被检测对象(400)的真伪判断；

结果输出单元(320)，显示出识别判断单元(310)做出的被检测对象(400)的真伪判断结果。

5.根据权利要求1所述的用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，图像采集装置(100)包括顺次连接的物镜(110)、镜筒(120)和微观径迹采集器(130)，镜筒(120)上靠近物镜(110)的一端设置有照明光源(140)，被检测对象(400)放置在物镜(110)的前方。

6.根据权利要求2所述的用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，对焦执行单元(211)包括底板(2111)，底板(2111)上设置有驱动装置(2112)，驱动装置(2112)的动力输出端上设置有连接件(2113)，连接件(2113)的另一端连接有丝杆(2114)，丝杆(2114)的另一端与滑块(2115)相连，滑块(2115)设置在导轨(2116)上，图像采集装置(100)固定设置在滑块(2115)上，滑块(2115)沿导轨(2116)前后移动，实现图像采集装置(100)的对焦操作。

7.根据权利要求6所述的用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，滑块(2115)的移动方向上设置有第一限位块(2117)和第二限位块(2118)，第一限位块(2117)设置在滑块(2115)靠近驱动装置(2112)的一端，第二限位块(2118)设置在滑块(2115)远离驱动装置(2112)的一端，第一限位块(2117)和第二限位块(2118)上分别设置有远端极限点检测开关和近端极限点检测开关，滑块(2115)在第一限位块(2116)和第二限位块(2117)之间移动。

8.根据权利要求6所述的用于微观径迹的检测分析系统，其特征在于，对焦执行单元(211)上设有中间零点检测开关，中间零点检测开关包括光拦片(2119)和槽形光电传感器(2120)，光拦片(2119)设置在滑块(2115)上，并能够随滑块(2115)一起移动；槽形光电传感器(2120)设置在底板(2111)上，槽形光电传感器(2120)上形成有红外透射槽，红外透射槽内部的两相对表面上分别设置有红外发射端和红外接收端；光拦片(2119)随滑块(2115)一起移动时能够进入到槽形光电传感器(2120)上的红外透射槽中，遮挡住红外透射槽中的红外发射端到红外接收端的红外光，使驱动装置(2112)停止运行，进而确定滑块(2115)的起始位置。

9.一种用于微观径迹的检测分析系统的检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

对焦执行单元(211)带动图像采集装置(100)移动，确定图像采集装置(100)的起始位置；

图像采集装置(100)采集被检测对象(400)上的微观径迹信息；

对焦控制单元(212)根据采集到的微观径迹信息判断图像采集装置(100)的对焦情况，并根据对焦情况控制对焦执行单元(211)的运动，直至图像采集装置(100)对焦完成；

对焦完成后，图像采集装置(100)精准采集被检测对象(400)上的微观径迹信息；

识别判断单元(310)接收精准采集到的微观径迹信息，并根据该微观径迹信息做出被检测对象(400)的真伪判断；

结果输出单元(320)显示出被检测对象(400)的真伪判断结果。

10.根据权利要求9所述的用于微观径迹的检测分析系统的检测方法，其特征在于，图像采集装置(100)的对焦过程包括下述步骤：

对焦判断模块(2121)接收图像采集装置(100)在起始位置处采集到的微观径迹信息，并判断该微观径迹信息是否符合预先设定的精度范围；

如对焦判断模块(2121)判定该微观径迹信息符合预先设定的精度范围，则输出对焦完成结果；

控制输出模块(2122)接收对焦判断模块(2121)做出的对焦完成结果后，使对焦执行单元(211)停止移动，完成对焦操作；

如对焦判断模块(2121)判定该微观径迹信息不符合预先设定的精度范围，则输出对焦未完成结果，并预判对焦执行单元(211)应该移动的方向和距离；

控制输出模块(2122)接收对焦判断模块(2121)做出的对焦未完成结果，并根据对焦判断模块(2121)预判的对焦执行单元(211)应该移动的方向和距离控制对焦执行单元(211)的移动；

重复上述微观径迹信息的采集、判断步骤，直至对焦判断模块(2121)输出对焦完成结果，完成对焦操作。