CN107796790A - 用于禽蛋检测的光源装置和禽蛋检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于禽蛋检测的光源装置和禽蛋检测方法，光源装置包括多光谱光源模块、摄像模块、光源控制模块、光源升降模块、传送带和中央控制模块；摄像模块设置于传送带周围；光源升降模块设置于传送带的下方；多光谱光源模块安装在光源升降模块上；传送带上开设有用于定位禽蛋的托口，禽蛋随传送带运动至多光谱光源模块上方时，光源升降模块升至禽蛋的下方托起禽蛋，光源控制模块基于中央控制模块的指令控制多光谱光源模块发光，以及中央控制模块控制摄像模块拍摄禽蛋的透射图像。采用多光谱光源对每颗被检测禽蛋提供最利于其透射图像能反映最大化特征信息的光照，有利于提高禽蛋检测的精度，解决现有禽蛋检测精度难以提高的技术问题。

Description

用于禽蛋检测的光源装置和禽蛋检测方法

技术领域

本发明属于生物特征识别技术领域，具体地说，是涉及一种用于禽蛋检测的光源装置和禽蛋检测方法。

背景技术

禽蛋是人们日常生活必不可少的基本营养食品，禽蛋的种类检测是禽蛋生产和销售中的重要环节，例如，在销售前检测出受精禽蛋和非受精禽蛋。

现有技术中，通常采用透射式光源照明的方式来检测禽蛋的种类，光源照明的作用是对禽蛋透射照明，获取禽蛋的透射图像，基于透射图像分析禽蛋内部特征，并基于内部特征来判断禽蛋的种类，因此，光源的选择直接影响整个检测系统的检测效果。

现有的检测光源通常是采用一个单一功率的卤素灯光源，单一功率的卤素光源难以满足不同种类禽蛋的检测需求，造成禽蛋内部特征在透射图像中反映不明显，获取的禽蛋透射图像包含的信息量较少，使得利用机器视觉对禽蛋的检测精度难以提高。

发明内容

本申请提供了一种用于禽蛋检测的光源装置和禽蛋检测方法，解决现有禽蛋检测精度难以提高的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种用于禽蛋检测的光源装置，包括多光谱光源模块、摄像模块、光源控制模块、光源升降模块、传送带和中央控制模块；所述摄像模块和所述光源控制模块都连接所述中央控制模块，所述多光谱光源模块连接所述光源控制模块；所述摄像模块设置于所述传送带周围；所述光源升降模块设置于所述传送带的下方；所述多光谱光源模块安装在所述光源升降模块上；所述传送带上开设有用于定位禽蛋的托口，禽蛋随所述传送带运动至所述多光谱光源模块上方时，所述光源升降模块升至所述禽蛋的下方，所述光源控制模块基于所述中央控制模块的指令控制所述多光谱光源模块发光，以及所述中央控制模块控制所述摄像模块拍摄所述禽蛋的透射图像。

进一步的，所述光源升降模块包括电机、传动机构和升降台；所述传动机构固定于所述升降台底部；所述电机连接所述传动机构，控制所述传动机构带动所述升降台升降。

进一步的，所述传动机构包括传动轮、传动臂和托盘；所述传动轮的轴心连接所述电机的输出，所述传动臂的一端固定在所述传动轮上，所述传动臂的另一端固定在所述托盘的底部，所述托盘固定于所述升降台的底部。

进一步的，所述多光谱光源模块包括多光谱光源、中空筒状柱和托圈，所述托圈衔接在所述筒状柱的上端，所述多光谱光源置于所述中空筒状柱内。

进一步的，所述多光谱光源模块为多个，彼此之间按照设定间距设置，且所述设定间距与所述传动带的所述托口之间的间距相等。

进一步的，所述摄像模块包括第一摄像头和第二摄像头；所述第一摄像头置于所述传送带的边侧，所述第二摄像头置于所述传送带的上空。

进一步的，所述多光谱光源模块包括紫外光源、紫光光源、蓝光光源、绿光光源、红光光源、红外光源和远红外光源。

进一步的，所述光源控制模块包括光源选择单元和光源强度控制单元；所述光源选择单元用于选择所述多光谱光源模块的一个或多个光源发光，所述光源强度控制单元，用于控制所述多光谱光源模块的光源的发光强度。

进一步的，所述装置还包括有传送带控制器和传感器，所述传感器与所述传送带控制器连接；所述传感器，用于检测置于所述托口中的禽蛋是否到达所述多光谱光源模块的正上方，并在检测置于所述托口中的禽蛋到达所述多光谱光源模块的正上方时向所述传送带控制器发送检测信号，以使得所述传送带控制装置基于所述检测信号控制所述传送带停止运动。

提出一种禽蛋检测方法，用于上述的用于禽蛋检测的光源装置中，包括：（1）判断置于所述传送带托口中的禽蛋是否移动到所述多光谱光源模块的上方，若是，（2）控制所述光源升降模块上升至设定高度；（3）控制所述摄像模块拍摄所述禽蛋的透射图像，并与禽蛋标准透射图像对比得到透射图像差异值；（4）判断所述透射图像差异值是否小于设定阈值；若否，（5）基于所述透射图像差异值调整所述多光谱光源模块的发光波长和发光强度；（6）重复步骤（3）至步骤（5）直至所述透射图像差异值小于所述设定阈值；（7）基于所述步骤（6）确定的禽蛋的透射图像分析所述禽蛋的分类。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的用于禽蛋检测的光源装置和禽蛋检测方法中，将禽蛋置于传送带的托口内，控制传送带运动，禽蛋随传送带移动至多光谱光源模块的上方时，控制光源升降模块上升，使禽蛋位于或托放在多光谱光源模块之上，使得多光谱光源从禽蛋底部照射禽蛋，此时控制摄像模块拍摄禽蛋的透射图像，侧视和/或俯视，并将透射图像发送给中央控制模块，中央控制模块将拍摄的禽蛋的透射图像与存储的标准透射图像做比对，获取二者之间的透射图像差异值，根据该透射图像差异值产生调整多光谱光源模块的发光波长和发光强度的指令发送给光源控制模块，光源控制模块根据发光波长和发光强度调整多光谱光源模块后，摄像模块再次拍摄禽蛋的透射图像，中央控制模块再次比对得到透射图像的差异值，并重复上述步骤直至透射图像的差异值小于设定的阈值，也即使得拍摄得到的禽蛋的透射图像最接近于标准透射图像，从而获得了包含最多化特征信息的透射图像，则基于该透射图像分析得到的禽蛋特征信息会更加准确，有利于提高禽蛋检测的精度，解决了现有禽蛋检测精度难以提高的技术问题。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的用于禽蛋检测的光源装置的结构图；

图2为本申请提出的用于禽蛋检测的光源装置的结构图；

图3为本申请提出的光源传动模块的机构图；

图4为本申请提出的多光谱光源模块的结构图；

图5为本申请提出的禽蛋检测方法的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

如图1所示，本申请提出的用于禽蛋检测的光源装置，包括多光谱光源模块11、摄像模块12、光源控制模块13、光源升降模块14、传送带15和中央控制模块16。

摄像模块12和光源控制模块13都连接中央控制模块16，多光谱光源模块11连接光源控制模块13；摄像模块12设置于传送带15周围；光源升降模块14设置于传送带15的下方；多光谱光源模块11安装在光源升降模块14上。

传送带15上开设有用于定位禽蛋的托口151，禽蛋随传送带15运动至多光谱光源模块11上方时，光源升降模块14升至禽蛋的下方，光源控制模块13基于中央控制模块16的指令控制多光谱光源模块发光，以及中央控制模块16控制摄像模块12拍摄禽蛋的透射图像。传送带15由传送带控制器控制运动或者停止运动，该传动带控制器可以是独立的控制装置，也可以是中央控制模块16。

光源升降模块14由升降控制器控制，也可以统一由中央控制模块16控制。具体的，结合图2所示，将需要检测的禽蛋置于传送带15的托口151内，传送带控制器控制传送带以设定的速度运动，禽蛋随传送带移动至多光谱光源模块14的上方时，控制传送带停止运动，并升降控制器控制光源升降模块14上升，使禽蛋位于多光谱光源模块之上，或使禽蛋脱离托口而托放在多光谱光源模块之上，多光谱光源受光源控制模块13的控制以设定发光波长和设定发光强度发射照明光源从禽蛋底部照射禽蛋，此时中央控制模块16控制摄像模块12拍摄禽蛋的透射图像，透射图像发送给中央控制模块16，中央控制模块16将拍摄的禽蛋的透射图像与存储在存储模块中的标准透射图像做比对，获取二者之间的透射图像差异值，根据该透射图像差异值产生调整多光谱光源模块的发光波长和发光强度的指令，并将调整指令发送给光源控制模块13，光源控制模块13根据指令内容调整多光谱光源模块11的发光波长和发光强度后，控制摄像模块12再次拍摄禽蛋的透射图像，中央控制模块16再次比对得到透射图像的差异值，并重复上述步骤直至透射图像的差异值小于设定的阈值，也即使得拍摄得到的禽蛋的透射图像最接近于标准透射图像，从而获得了包含最多化特征信息的透射图像，则基于该透射图像分析得到的禽蛋特征信息会更加准确，有利于提高禽蛋检测的精度，解决了现有禽蛋检测精度难以提高的技术问题。

当摄像模块12获取的透射图像符合标准之后，光源升降模块14受控下降，禽蛋与多光谱光源模块11拉开距离，或脱离多光谱光源模块11而重新落入传送带15的托口151中，传送带受控重新开始运动，并在下一个托口中的禽蛋达到多光谱光源模块11的上方之后，再次重复上述步骤获取包含最多化特征信息的透射图像。

则以包含最多化特征信息的透射图像进行分析获得特征信息，并根据特征信息对禽蛋进行分类，能够提高分类的准确率。

实际应用中，可以通过程序参数设定针对不同种类禽蛋的标准透射图像，以及针对不同种类禽蛋设定多光谱光源模块的设定发光波长和设定发光强度，本申请不予赘述，但即使同种类的禽蛋，其由于蛋壳颜色深度差异和蛋液实质差异等个体差异因素，设定发光波长和设定发光强度也并不能保证能够在其照射下获取的透射图像能包含有最多的特征信息，因此，本申请实施例通过与标准透射图像比对、调整发光波长和发光强度的方式对禽蛋提供适合于禽蛋自身的光谱照明，获取的透射图像包含的特征信息也是最大化的。

如图3所示，本申请实施例中，光源升降模块14具体包括电机141、传动机构和升降台142；传动机构固定于升降台142底部；电机141连接传动机构，控制传动机构带动升降台142升降。

上述，任何能够带动升降台142上升或者下降的机构均在本申请保护范围内，在本申请实施例中，传动机构包括有传动轮143、传动臂144和托盘145；升降台142上还固定有用于引导升降台142相对传送带15位置关系的导柱146；传动轮143的轴心连接电机141的输出，传动臂144的一端固定在传动轮143上，传动臂144的另一端固定在托盘145的底部，托盘145固定于升降台142的底部。当禽蛋随传送带15移动至多光谱光源模块11的上方时，升降控制器或中央控制模块控制电机正向运转，带动传动轮142正向转动，传动轮142转动时带动传动臂144在垂直方向上产生向上移动距离，从而支撑托盘145向上移动，托盘145托着升降台142向上移动，使得多光谱光源模块向禽蛋底部运动以向禽蛋提供照明。在禽蛋的透射图像获取完毕后，升降控制器或中央控制模块控制电机141反向运转，带动传动轮142反向转动，从而使得升降台下降至初始位置。

如图4所示，本申请提出的多光谱光源模块包括多光谱光源111、中空筒状柱112和托圈113，托圈113衔接在筒状柱112的上端，多光谱光源111置于中空筒状柱112内。

多光谱光源模块的多光谱光源包括有紫外光源、紫光光源、蓝光光源、绿光光源、红光光源、红外光源和远红外光源等7种波长的光源，应用时，光源控制模块13基于中央控制模块16的控制选择一种波长的光源发光，或者选择其中的几种波长光源的组合同时发光，且发光强度可调。托圈113采用橡胶材质制作，其直径小于待检测禽蛋，保证待检测禽蛋与橡胶托圈113紧密接触，防止漏光。

多光谱光源模块11可以为1个，也可以如图1所示为多个，多个多光谱光源模块11之间按照设定间距设置，且设定间距与传动带15的托口151之间的间距相等。

如图1所示，摄像模块包括第一摄像头和第二摄像头；第一摄像头置于传送带15的边侧，用于拍摄禽蛋的侧视透射图像，第二摄像头置于传送带15的上空，用于拍摄禽蛋的俯视透射图像，对应的在比对是，分被存储有测试标准透射图像和俯视标准透射图像。

在本申请实施例中，光源控制模块13包括光源选择单元和光源强度控制单元；光源选择单元用于选择多光谱光源模块11的一个或多个光源发光；光源强度控制单元用于控制多光谱光源模块11的光源的发光强度。光源控制模块13接收中央控制模块16发送的调整指令，该调整指令包含有发光波长和发光强度信息，则光源控制模块13根据指令内容调整多光谱光源的发光波长和发光强度。这里的光源控制模块13可以是相对中央控制模块16独立的控制模块，也可以是统一在中央控制模块16内，本申请实施例不予限定。

为了准确获知被检测禽蛋是否到达多光谱光源模块11的上方，本申请提出的用于禽蛋检测的光源装置中还包括有传感器17，该传感器17与传送带控制器连接，当传送带控制器就是中央控制模块时，传感器与中央控制模块连接；在检测置于托口中的禽蛋到达多光谱光源模块的正上方时向传送带控制器发送检测信号，以使得传送带控制装置基于检测信号控制传送带停止运动。该传感器17可置于多光谱光源模块11附近，用于检测禽蛋是否到达，也可以置于传送带托口下方，用于检测托口是否到达多光谱光源模块11。

基于上述提出的用于禽蛋检测的光源装置，本申请还提出一种禽蛋检测方法，应用于上述提出的用于禽蛋检测的光源装置中，如图5所示，包括如下步骤：

步骤S51：判断置于传送带托口中的禽蛋是否移动到多光谱光源模块的上方。

该判断依据来自于传感器的检测信号，在检测到被检测禽蛋随着传送带移动到多光谱光源模块的上方后，

步骤S52：控制光源升降模块上升至设定高度。

具体的，控制电机141正向运转，带动传动轮142正向转动，传动轮142转动时带动传动臂144在垂直方向上产生向上移动距离，从而支撑托盘145向上移动，托盘145托着升降台142向上移动，移动到设定高度后，电机停止运转，被检测禽蛋落入多光谱光源模块的托圈上，使得多光谱光源模块向禽蛋底部运动以向禽蛋提供照明。

步骤S53：控制摄像模块拍摄禽蛋的透射图像，并与禽蛋标准透射图像对比得到透射图像差异值。

控制第一摄像头和第二摄像头分别从侧视和俯视两个角度获取被检测禽蛋的透射图像，并与预先存储的标准透射图像做比对得到二者的透射图像差异值。这里的标准透射图像，为预先经过样本积累、学习得到并存储在存储模块中的。

步骤S54：判断透射图像差异值是否小于设定阈值；若是，

步骤S55：基于透射图像差异值调整多光谱光源模块的发光波长和发光强度。

根据透射图像的差异值，能够获知当前多光谱光源模块的设定发光波长和设定发光强度提供给当前禽蛋个体后是否能够使其透射图像反映最多的特征信息，若差异值超出一个设定阈值，说明当前发光波长和/或发光强度不足以提供给当前禽蛋反映最多的特征信息，需要调整多光谱光源的发光波长和发光强度使其提供给当前禽蛋反映最多的特征信息，本申请不具体限定调整发光波长和发光强度的方式，其宗旨在于通过调整发光波长和发光强度，达到提供给被检测禽蛋后，使其透射图像反映最大化特征信息即可。

中央控制模块在根据透射图像差异值确定了需要调整的发光波长和/或发光强度后，将调整指令发送给光源控制模块，光源控制模块调整多光谱光源模块的发光波长和发光强度后，重复步骤S53至步骤S55直至透射图像差异值小于设定阈值；也即，直至多光谱光源发出的发光波长和发光强度能够使被检测禽蛋的透射图像提供最多的特征信息。

步骤S56：基于步骤S55确定的禽蛋的透射图像分析禽蛋的分类。

在步骤S55中，与标准透射图像差异最小的透射图像为最终确定使用的禽蛋的透射图像，根据确定的禽蛋透射图像进行分析，因为其包含有最多化的特征信息，则根据其分析禽蛋的分类，其分类结果也是最准确的。

拍摄完毕后，电机反向运转将多光谱光源模块降下，禽蛋落回传送带的托口，传送带重新开始运行，直至下一个被检测禽蛋达到多光谱光源模块的上方，重复步骤S51至步骤S56。

上述本申请提出的用于禽蛋检测的光源装置和禽蛋检测方法，采用多光谱光源，对每颗被检测禽蛋提供最利于其透射图像能反映最大化特征信息的光照，有利于提高禽蛋检测的精度，解决现有禽蛋检测精度难以提高的技术问题。

需要说明的是，本申请实施例中提及的升降控制器、传送带控制器、光源控制模块等，均可以由中央控制器16统一实现。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，包括多光谱光源模块、摄像模块、光源控制模块、光源升降模块、传送带和中央控制模块；

所述摄像模块和所述光源控制模块都连接所述中央控制模块，所述多光谱光源模块连接所述光源控制模块；所述摄像模块设置于所述传送带周围；所述光源升降模块设置于所述传送带的下方；所述多光谱光源模块安装在所述光源升降模块上；

所述传送带上开设有用于定位禽蛋的托口，禽蛋随所述传送带运动至所述多光谱光源模块上方时，所述光源升降模块升至所述禽蛋的下方，所述光源控制模块基于所述中央控制模块的指令控制所述多光谱光源模块发光，以及所述中央控制模块控制所述摄像模块拍摄所述禽蛋的透射图像。

2.根据权利要求1所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述光源升降模块包括电机、传动机构和升降台；

所述传动机构固定于所述升降台底部；所述电机连接所述传动机构，控制所述传动机构带动所述升降台升降。

3.根据权利要求2所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述传动机构包括传动轮、传动臂和托盘；

所述传动轮的轴心连接所述电机的输出，所述传动臂的一端固定在所述传动轮上，所述传动臂的另一端固定在所述托盘的底部，所述托盘固定于所述升降台的底部。

4.根据权利要求1所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述多光谱光源模块包括多光谱光源、中空筒状柱和托圈，所述托圈衔接在所述筒状柱的上端，所述多光谱光源置于所述中空筒状柱内。

5.根据权利要求1所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述多光谱光源模块为多个，彼此之间按照设定间距设置，且所述设定间距与所述传动带的所述托口之间的间距相等。

6.根据权利要求1所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述摄像模块包括第一摄像头和第二摄像头；

所述第一摄像头置于所述传送带的边侧，所述第二摄像头置于所述传送带的上空。

7.根据权利要求1所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述多光谱光源模块包括紫外光源、紫光光源、蓝光光源、绿光光源、红光光源、红外光源和远红外光源。

8.根据权利要求7所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述光源控制模块包括光源选择单元和光源强度控制单元；

所述光源选择单元用于选择所述多光谱光源模块的一个或多个光源发光，所述光源强度控制单元，用于控制所述多光谱光源模块的光源的发光强度。

9.根据权利要求2所述的用于禽蛋检测的光源装置，其特征在于，所述装置还包括有传送带控制器和传感器，所述传感器与所述传送带控制器连接；所述传感器，用于检测置于所述托口中的禽蛋是否到达所述多光谱光源模块的正上方，并在检测置于所述托口中的禽蛋到达所述多光谱光源模块的正上方时向所述传送带控制器发送检测信号，以使得所述传送带控制装置基于所述检测信号控制所述传送带停止运动。

10.禽蛋检测方法，用于如权利要求1-9任一项所述的用于禽蛋检测的光源装置中，其特征在于，包括：

（1）判断置于所述传送带托口中的禽蛋是否移动到所述多光谱光源模块的上方，若是，

（2）控制所述光源升降模块上升至设定高度；

（3）控制所述摄像模块拍摄所述禽蛋的透射图像，并与禽蛋标准透射图像对比得到透射图像差异值；

（4）判断所述透射图像差异值是否小于设定阈值；若否，

（5）基于所述透射图像差异值调整所述多光谱光源模块的发光波长和发光强度；

（6）重复步骤（3）至步骤（5）直至所述透射图像差异值小于所述设定阈值；

（7）基于所述步骤（6）确定的禽蛋的透射图像分析所述禽蛋的分类。