CN108507944B - 用于光学检测物体的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于光学检测物体的系统及方法。该系统包括用于产生第一波长的光或超声波的源。物体被光或超声波照射，其中该照射被物体扭曲。该系统还包括至少一个用于产生第二波长的彩色光的彩色光源，其中彩色光源的彩色光照射同一物体。第一波长与第二波长不同。此外，设置传感器用于检测被自源的光或超声波照射的物体，并且设置第二传感器用于检测由彩色光源产生的并被物体反射的彩色光。

Description

用于光学检测物体的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种使用激光三角测量来对物体进行光学检测的系统。
背景技术
已知通过激光三角测量来光学检测物体。这样做时，使用激光照射物体。由于物体的拓扑，激光的照射被扭曲。
摄像机对被照射物体进行摄像，并且根据照射的失真来提取关于物体的高程信息。激光三角测量专门提供有关物体拓扑的高程信息。因此，已知的激光三角测量方法和系统仅提供基于高程信息进一步表征物体或与其他物体区分的可能性。
在很多情况下，不能单独通过高程信息来表征或区分物体。这种情况尤其存在于当物体相似但不完全相同时，例如物体为汽车、动物、植物等时。
尤其对于植物来说，表征的必要之处在于能够对疾病状况、营养状况和/或植物果实的成熟度作出说明。进一步地，能够例如对田地中各个植物进行区分，以便只有特定的植物被检测到。所有这些都不可能使用已知的激光三角测量，因为它只提供高程信息。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于光学检测物体的系统，其能够改善物体的表征。
该目的通过用于激光三角测量的系统和方法来实现。
在一种方案中，一种用于激光三角测量的系统包括：源(12)，其用于产生第一波长的光、微波或超声波，其中，所述物体(16)被所述光、所述微波或所述超声波照射，并且所述照射被所述物体(16)扭曲，至少一个彩色光源(30)，其用于产生不同于所述第一波长的第二波长的彩色光，其中，所述物体(16)被所述彩色光源(30)的彩色光照射，第一传感器(18)，其用于检测由所述源(12)的所述光、所述微波或所述超声波照射的所述物体(16)，以及第二传感器(34)，其用于检测由所述彩色光源(30)产生并被所述物体(16)反射的彩色光。
在另一种方案中，一种用于激光三角测量的系统包括：源(12)，其用于产生第一波长的光、微波或超声波，其中，所述物体(16)被所述光、所述微波或所述超声波照射，并且所述照射被所述物体(16)扭曲，至少一个彩色光源(30)，其用于产生不同于所述第一波长的第二波长的彩色光，其中所述物体(16)被所述彩色光源(30)的彩色光照射，第一传感器(18)，其用于检测被所述源(12)的光、微波或超声波照射的所述物体(16)，并用于检测由所述彩色光源(30)产生并被所述物体(16)反射的彩色光。
借助激光三角测量来光学检测物体的本发明的系统包括用于产生第一波长的光、微波或超声波的源。物体被光、微波或超声波照射且该照射被该物体扭曲。该系统还包括至少一个用于产生不同于第一波长的第二波长的彩色光的彩色光源，其中该同一物体被彩色光源的彩色光照射。第一传感器捕获被来自源的光、微波或超声波照射的物体。可以基于照射的失真由此确定关于物体的高程信息。具体地说，照射以例如线等的预定形状进行。照射被物体的拓扑扭曲，使得扭曲的照射被第一传感器检测到并且可以从该扭曲中确定高程信息。第二传感器检测由彩色光源产生并被物体反射的彩色光。因此，可以确定关于物体的颜色信息。基于该颜色信息，可以进一步表征物体，尤其基于不同的颜色信息区分类似的物体。如果该物体尤其是植物，则可以基于颜色信息以简单的方式确定疾病状况、营养状况和/或植物果实的成熟度。
作为替代方案，用于光学检测物体的本发明的系统仅包括第一传感器，该第一传感器用于捕获被来自源的光、微波或超声波照射的物体，由此以如上所描述的方式再次确定高程信息。同时，第一传感器检测由彩色光源产生并被物体反射的彩色光。由此，可以计算关于物体的颜色信息。因此，仅使用第一传感器来计算关于物体的高程信息并计算颜色信息。
优选地，源是线激光器。因此，由线激光器以逐行方式照射物体，其中线激光器的线被物体的拓扑扭曲，并且由此沿着照射线路可以确定物体的高程信息。尤其，生成仅一条线。
优选地，第一波长在太阳光谱的带隙的范围内。带隙是由在大气中阳光吸收引起的。在这些带隙的范围内，没有阳光或仅有少量阳光到达到地球表面。由于在带隙范围内不存在或仅存在少量太阳光，所以这对捕获目标没有影响或仅有轻微的波及效果。
第一波长优选为900nm至1000nm，并且尤其优选的是在920nm至960nm的范围内。尤其，第一波长是940nm。
第二波长优选地选自近红外(NIR)光、红光、绿光和/或蓝光的波长。这里，NIR光的波长为780nm至3μm，红光的波长为640nm至780nm，绿光的波长为490nm至570nm，蓝光的波长为430nm至490nm。尤其可以包括其它颜色，例如，橙色(600nm至640nm)、黄色(570nm至600nm)、紫色(380nm至430nm)和近UV(200nm至380nm)。这允许计算关于物体的具体颜色信息。在这方面，第二波长尤其限于上述范围之一。因此，单一颜色的光源仅产生单一颜色的光。彩色光源尤其不是白光源。
优选地，提供多个彩色光源，其中所有彩色光源尤其具有各自不同的波长，并且彩色光源的波长选自NIR光、红光、绿光和/或蓝光的波长。具体而言，各个彩色光源的波长范围可被设计为彼此重叠。作为替代方案，只有单一颜色的光由单个彩色光源产生而没有重叠。因此，彩色光源尤其不是白光源。由于提供了多个具有不同波长的彩色光源，因此可以更精确地表征物体，尤其因为可以对当前疾病状况、营养状况和/或植物果实的成熟度进行详细说明，或者替代地，在类似但不完全相同的物体例如汽车、动物等之间的表征和/或区分。
彩色光源优选是一个或多个LED。可以低成本获得较宽的发射频谱的LED(发光二极管)。尤其，LED足够亮并且可以快速切换，因此可以快速捕获物体。为此目的，可以规定每个波长或波长范围恰好提供一个LED，或者作为替代，每个波长或每个波长范围可以提供多个LED，使得它们的发光强度被组合。
优选地，被物体反射的彩色光从产生光或超声波的源的光束路径、通过分束器转向第一传感器或第二传感器。就这一点而言，显而易见的是，如果系统仅包括第一传感器，则反射的彩色光经由分束器被引导至第一传感器。作为替代方案，如果系统具有第一传感器和第二传感器，则反射的彩色光经由分束器转向第二传感器。作为分束器的替代或除了分束器之外，可以提供分色镜以将反射的彩色光以波长选择性的方式转出用于产生光或超声波的源的光束路径。具体地说，尤其优选的，由于分色镜被调谐成对于第一波长是波长选择性的，所以第一波长可以被反射，而第二波长被透射。相反的情况也是可能的，以便发射第一波长而所有的第二波长都被反射。
优选地，第一传感器或第二传感器仅在彩色光源被激活时才检测彩色光。在这方面，不言而喻的是，如果系统仅包括还检测被反射的彩色光的第一传感器，则第一传感器仅在彩色光源被激活时才检测彩色光。如果系统具有第一传感器和第二传感器，则第二传感器仅在彩色光源被激活时才检测被反射的彩色光。另外，第一传感器只在源被激活时才检测光或超声波。因此，当彩色光源实际起作用时，仅检测被反射的彩色光。由此防止了彩色光或光和超声波对彼此的无意影响。尤其当提供多个彩色光源时，所有彩色光源被连续激活，反射光被检测，并且在另一个彩色光源被激活之前各彩色光源被停用。由此降低了彩色光源彼此之间的相互影响。对于每个波长或对于彩色光源的每个波长范围，可以独立获得物体的颜色信息并且随后评估该颜色信息。在这个过程中不会发生所有的颜色信息的混合。例如，如果可以基于被反射的绿色光对植物的营养状况作出说明，那么如果同时用红色光照射物体，这就不可能。
优选地，源的彩色光和光、微波或超声波至少部分地沿着相同的光学路径被引导向物体并且尤其被引导向物体的相同点。作为替代或另外地，源的彩色光和光、微波或超声波可以至少部分地在公共面中被引导向物体。尤其，可以在靠近用于产生光、微波或超声波的源的两侧提供彩色光源，并且发射到相同的方向。在此，源的彩色光和光、微波或超声波贯穿整个光路并且尤其在公共面内被引导向物体。作为其替代，一个或多个彩色光源可以例如被布置在靠近用于光、微波或超声波的偏转镜的一侧或两侧上。这里，从偏转镜开始的彩色光和光或超声波的光路至少部分相同或在公共面内。由此确保，在物体上在光、微波或超声波与彩色光之间不发生抵消，该抵消可能导致第一传感器和/或第二传感器的检测出错。尤其，可以通过第一传感器和/或第二传感器一直获得物体的照射区域的清晰图像。另外，由于这种布置，彩色光源和物体之间的距离是清楚已知的。因此，尤其可以对具体考虑到该距离的被反射的彩色光的强度进行校正。在这里，可以考虑的是，物体上的较远的点反射回第一传感器或第二传感器的彩色光的强度低于物体上的较近点。
优选地，系统是可移动的和/或物体是可移动的，由此系统可以相对于物体移动以捕获整个物体。进行系统和物体之间的相对移动，以便连续地捕获物体的所有部分。就此而言，尤其可以在每次光或超声波和/或彩色光的检测之后进行系统和物体相对于彼此的连续移动或者逐步移动。
第一传感器和/或第二传感器优选是CCD传感器。该系统优选地包括用于偏转彩色光和/或光或超声波的反射镜。优选地，第一传感器和/或第二传感器适于获得被反射的光的光强度。
该系统优选地包括用于将被照射的物体再现到第一传感器和/或第二传感器上的透镜。
该系统优选地包括用于波长选择的滤波器，所述滤波器尤其是在第一传感器前的带通滤波器，在系统包括第一传感器和第二传感器的情况下其仅允许光、微波或超声波的波长通过。在这种情况下，可以在第二传感器前设置用于波长选择的另一个滤波器，该第二传感器也被配置为仅允许彩色光的波长通过的带通滤波器。
物体优选是植物，尤其是收割作物、动物、汽车等。
本发明还涉及一种通过激光三角测量来对物体进行光学检测的方法，其中激活用于产生第一波长的光、微波或超声波的源以照射物体，其中物体使照射扭曲，随后捕获图像并且从照射的扭曲中确定关于物体的高程信息。捕获图像后，停用用于生成光或超声波的源。此后，激活用于产生第二波长的彩色光的彩色光源，其中彩色光源的彩色光照射物体。然后，捕获图像以检测被反射的彩色光，其中关于物体的颜色信息由被反射的彩色光确定。此后，停用彩色光源。在这种情况下，根据本发明，第一波长与第二波长不同，其中第二波长选自NIR光、红光、绿光、黄光或蓝光的波长。该方法不限于确切的步骤顺序，以便尤其包含高程信息和颜色信息的检测的交换。
在一种方案中，一种用于激光三角测量的方法包括：a.激活用于产生第一波长的光、微波或超声波的源(12)以照射物体(16)，其中所述照射被所述物体(16)扭曲，b.捕获图像并且根据所述扭曲确定关于所述物体(16)的高程信息，c.停用用于产生所述光、所述微波或所述超声波的所述源(12)，d.激活用于产生第二波长的彩色光的彩色光源(30)，其中所述物体(16)被所述彩色光源(30)的彩色光照射，e.捕获被所述物体反射的彩色光的图像，并根据所述反射的彩色光确定关于所述物体的颜色信息，以及f.停用所述彩色光源(30)，其中所述第一波长与所述第二波长不同，所述第二波长选自近红外光的波长、红光波长、绿光波长、黄光波长或蓝光波长。
优选地，在用于产生光、微波或超声波的源以及彩色光源没被激活的情况下，捕获图像作为参考图像。由此确定背景照度，然后在用于计算高程信息或用于计算颜色信息的评估中可以考虑该背景照度。
优选地，连续激活多个彩色光源，尤其是NIR光、红光、绿光和蓝光光源，并且捕获各个颜色的图像。因此，相继地，激活彩色光源，捕获图像以及再次停用源。
优选地，为了完全捕获物体，方法步骤被重复几次作为一个周期，其中具体地，用于产生光或超声波的源和/或彩色光源相对于物体移动以捕获物体的全部。为此目的，可以移动物体或者可以移动用于产生光或超声波的源和/或彩色光源。因此，周期包括确定如上所述的高程信息以及此后连续确定所有颜色信息。在这里，当然可以被自由选择顺序。具体而言，在每个周期中生成至少一个参考图像。通过物体与源或彩色光源之间的相对移动，可以捕获整个物体。就这一点而言，这种相对移动可以在每个周期之后或连续地逐步进行。
优选地，在一个周期内针对一种颜色捕获多个图像。具体而言，在颜色的单个图像中的彩色光的强度是不同的。例如，利用各自颜色的彩色光源的全部强度来捕获第一图像，然后以较低强度的彩色光源针对相同颜色捕获第二图像。因此，可以增加对比度，尤其通过覆盖相应颜色的图像。以这种方式，可以为每种颜色获得高动态范围(HDR)图像。
优选地，根据如上所述激光三角测量的系统的特征来进一步发展该方法。
下面将参照优选实施方式和附图更详细地描述本发明。
附图说明
图1示出根据本发明的用于光学检测物体的系统的实施方式，
图2示出图1所示的用于光学检测物体的系统的细节，
图3示出由图1所示的用于光学检测物体的系统捕获的高程数据图，
图4示出植物的反射光谱特性，
图5示出根据本发明的用于检测物体的方法的流程图
图6示出根据本发明的另一种用于检测物体的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的用于光学检测物体的激光三角测量系统包括壳体10。用于产生光的源12布置在壳体10内部，该源可以是例如线激光器。线激光器12的光经由反射镜14照射物体16(图示为植物)。植物16的拓扑引起线激光器12的线形照射的扭曲。物体16--尤其物体16的扭曲的线形照射，经由镜22由第一传感器18检测，其中该传感器也布置在壳体10内部。第一传感器18连接到评估单元20，其中，遵循线形照射的关于物体的高程信息，可以由评估手段基于由物体16引起的线形照射的扭曲来确定。典型的高程数据图如图3所示。沿线激光器12的线确定多个数据点24，这些数据点一起形成高程数据图26。这里，系统的整个壳体10可以沿着y方向上的箭头28移动，使得借助于多个高程数据图26可以相继捕获物体16的整个拓扑。
另外，该系统包括多个配置为LED并适于产生红色、绿色、蓝色和近红外光的彩色光源30。物体16被彩色光源30照射。这里，彩色光源30的照射发生在与线激光器12的照射相同的平面上。在图1中，公共面垂直于y/z平面。被物体16反射的彩色光通过反射镜14和分色镜32到达第二传感器34。分色镜32透射线激光器12的波长的光并反射所有其他波长的光。第二传感器34捕获被反射的彩色光，并且评估单元20计算关于物体的颜色信息。
第一传感器18和第二传感器34被设计为CCD照相机，例如以便获取光强度，尤其是独立于各自的波长来获取光强度。
为了防止第一传感器18受太阳光的影响，壳体10包括滤波器输入36，该滤波器输入36被配置为带通并且专用于透射线激光器12的波长的光。线激光器12的波长尤其经选择以对应于太阳光谱中的带隙，使得只有很少或没有太阳光的影响。
彩色光源30布置靠近反射镜14的两侧(如图2所示)。由一侧上的三个红光LED 38和另一侧上的另三个红光LED形成的第一彩色光源与绿光LED 40、蓝光LED 42和用于产生近红外光的LED 44交替布置。在这里，反射镜14的左侧和右侧的布置尤其是对称的。
基于借助于彩色光源30和第二传感器34获得的颜色信息，可以进行物体16的精确表征并且区分彼此相似但不完全相同的物体16。如果物体是例如植物，可以基于颜色信息确定植物的营养状况和/或确定植物的疾病或疾病状况。此外，可以基于颜色信息来确定植物果实的成熟度。尤其，颜色信息提供区分物体是否实际上是植物的可能性。就这一点而言，图4示出了植物的反射光谱特性，其具有低比例的蓝色范围46、高比例的绿色范围48、低比例的红色范围50和出现激增特性的近红外范围52。可以根据颜色信息，尤其根据红色范围50和近红外范围52之间的差异来确定物体实际上是植物还是另外的非植物物体。
图5示出了根据本发明的用于光学检测物体的方法的周期。该周期包括六个脉冲。每个脉冲的长度为0.05至1μs。周期的频率是10至500Hz。第一行54示出了由脉冲发生器产生的时钟周期。第二行56示出了线激光器12的激活。在第一脉冲激活线激光器。同时，根据第二行56，第一传感器18捕获图像。第二传感器34在第一脉冲不捕获图像。彩色光源30也保持未激活状态。从第二脉冲至第五脉冲，所有彩色光源一个接一个地被激活，并且同时第二传感器34捕获图像，如图5中的第四行58和第五行62所示。例如，红光LED 38在第二脉冲被激活，绿光LED 40在第三脉冲被激活，蓝光LED 42在第四脉冲被激活，而近红外LED 44在第五脉冲被激活。颜色信息可以由评估单元20根据这些图像确定。在第六脉冲，彩色光源和线激光器12都没有被激活，并且第一传感器18和第二传感器34捕获图像作为参考图像。
在经过完整的周期之后或者连续地，系统相对于物体16如箭头28所示被移动。以这种方式，整体捕获系统。尤其是，获得关于物体16的完整颜色信息以实现物体16的精确表征。
图6示出了本发明的用于光学检测物体的另一种方法的周期。这里，针对每种颜色捕获两个图像，即在一个周期中彩色光源38、彩色光源40、彩色光源42、彩色光源44每个被激活两次。第二传感器34相应地被激活。这里，首先利用彩色光的完全强度针对每种颜色捕获图像，然后通过缩短的激活，在彩色光源38、彩色光源40、彩色光源42、彩色光源44的第二次激活时捕获具有较低强度的彩色光的图像。在图6中的相应行中示出。该方法的进一步过程对应于图5中的方法。

Claims (29)

1.一种用于激光三角测量的系统，包括：
源(12)，其用于产生第一波长的光、微波或超声波，其中，物体(16)被所述光、所述微波或所述超声波照射，并且所述照射被所述物体(16)扭曲，
至少一个彩色光源(30)，其用于产生不同于所述第一波长的第二波长的彩色光，其中，所述物体(16)被所述彩色光源(30)的彩色光照射，
第一传感器(18)，其用于检测由所述源(12)的所述光、所述微波或所述超声波照射的所述物体(16)，以及
第二传感器(34)，其用于检测由所述彩色光源(30)产生并被所述物体(16)反射的彩色光，
其中，所述源(12)是线激光器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述彩色光源(30)是一个或多个LED。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一波长在太阳光谱中的带隙的范围内。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二波长选自近红外光波长、红光波长、绿光波长或蓝光波长。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，配置多个彩色光源(38,40,42,44)并且所有彩色光源(38,40,42,44)分别具有不同的波长，并且所有彩色光源(38,40,42,44)的波长选自近红外光波长、红光波长、绿光波长或蓝光波长。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，被反射的彩色光通过分束器或分色镜(32)从所述彩色光源(30)的光束路径转至所述第一传感器(18)或所述第二传感器(34)。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
当所述彩色光源(30)被激活时，所述第一传感器(18)或所述第二传感器(34)仅检测被反射的所述彩色光，并且
当所述源(12)被激活时，所述第一传感器(18)仅检测所述光、所述微波或所述超声波。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述彩色光源(30)的所述彩色光和所述源(12)的所述光、所述微波或所述超声波至少部分地沿着相同的光路被引导至所述物体(16)。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统相对于所述物体(16)移动以检测所述物体(16)的全部，其中所述系统是可移动的和/或所述物体(16)是可移动的。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一波长在900nm至1000nm的范围内。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一波长在930nm至960nm的范围内。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一波长为940nm。
13.一种用于激光三角测量的系统，包括：
源(12)，其用于产生第一波长的光、微波或超声波，其中，物体(16)被所述光、所述微波或所述超声波照射，并且所述照射被所述物体(16)扭曲，
至少一个彩色光源(30)，其用于产生不同于所述第一波长的第二波长的彩色光，其中所述物体(16)被所述彩色光源(30)的彩色光照射，
第一传感器(18)，其用于检测被所述源(12)的光、微波或超声波照射的所述物体(16)，并用于检测由所述彩色光源(30)产生并被所述物体(16)反射的彩色光，
其中，所述源(12)是线激光器。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，
所述彩色光源(30)是一个或多个LED。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一波长在太阳光谱中的带隙的范围内。
16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第二波长选自近红外光波长、红光波长、绿光波长或蓝光波长。
17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，配置多个彩色光源(38,40,42,44)并且所有彩色光源(38,40,42,44)分别具有不同的波长，并且所有彩色光源(38,40,42,44)的波长选自近红外光波长、红光波长、绿光波长或蓝光波长。
18.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，被反射的彩色光通过分束器或分色镜(32)从所述彩色光源(30)的光束路径转至所述第一传感器(18)。
19.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，
当所述彩色光源(30)被激活时，所述第一传感器(18)仅检测被反射的所述彩色光，并且
当所述源(12)被激活时，所述第一传感器(18)仅检测所述光、所述微波或所述超声波。
20.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述彩色光源(30)的所述彩色光和所述源(12)的所述光、所述微波或所述超声波至少部分地沿着相同的光路被引导至所述物体(16)。
21.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统相对于所述物体(16)移动以检测所述物体(16)的全部，其中所述系统是可移动的和/或所述物体(16)是可移动的。
22.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一波长在900nm至1000nm的范围内。
23.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一波长在930nm至960nm的范围内。
24.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一波长为940 nm。
25.一种用于激光三角测量的方法，其中：
a.激活用于产生第一波长的光、微波或超声波的源(12)以照射物体(16)，其中所述照射被所述物体(16)扭曲，
b.捕获图像并且根据所述扭曲确定关于所述物体(16)的高程信息，
c.停用用于产生所述光、所述微波或所述超声波的所述源(12)，
d.激活用于产生第二波长的彩色光的彩色光源(30)，其中所述物体(16)被所述彩色光源(30)的彩色光照射，
e.捕获被所述物体反射的彩色光的图像，并根据所述反射的彩色光确定关于所述物体的颜色信息，以及
f.停用所述彩色光源(30)，
其中所述第一波长与所述第二波长不同，所述第二波长选自近红外光的波长、红光波长、绿光波长、黄光波长或蓝光波长。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，在用于产生所述光、所述微波或所述超声波的所述源(12)或所述彩色光源(30)未被激活的情况下，捕获图像作为参考图像。
27.根据权利要求25所述的方法，其中激活用于近红外光、红光、绿光、蓝光的多个彩色光源(38,40,42,44)并且分别捕获一个图像。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所有步骤被重复若干次作为所述物体(16)的一个完整检测周期，
其中，用于产生所述光、所述微波或所述超声波的所述源(12)和/或所述彩色光源(30)相对于所述物体(16)被移动，以对所述物体(16)的整体进行检测。
29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述彩色光的强度是可变的，并且在周期内，用限定波长的彩色光捕获第一图像，并且用相同波长的彩色光捕获第二图像，其中对于所述第一图像和所述第二图像所使用的所述彩色光的强度不同。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113624845A (zh) * 2020-05-06 2021-11-09 明格(上海)信息技术有限公司 超声彩色成像方法、系统、装置、计算设备和可读介质
TWI783370B (zh) * 2021-02-05 2022-11-11 岳揚智控股份有限公司 色差與表面瑕疵檢驗方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6142629A (en) * 1998-08-30 2000-11-07 Applied Spectral Imaging Ltd. Spectral imaging using illumination of preselected spectral content
CN101288590A (zh) * 2008-05-23 2008-10-22 宁波思达利光电科技有限公司 一种牙齿几何形状测量装置
CN103250043A (zh) * 2010-08-13 2013-08-14 弗兰克有限公司 用于确定植物光学特性的传感器系统和方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410872B2 (en) * 1999-03-26 2002-06-25 Key Technology, Inc. Agricultural article inspection apparatus and method employing spectral manipulation to enhance detection contrast ratio
JP3624887B2 (ja) * 2000-03-31 2005-03-02 オムロン株式会社 変位センサ
DE602005004332T2 (de) * 2004-06-17 2009-01-08 Cadent Ltd. Verfahren zum Bereitstellen von Daten im Zusammenhang mit der Mundhöhle
DE102005014525B4 (de) * 2005-03-30 2009-04-16 Siemens Ag Vorrichtung zur Bestimmung von Raumkoordinaten von Objektoberflächen
GB2428182A (en) * 2005-06-24 2007-01-24 Aew Delford Systems Vision system for food cutting and portioning apparatus
US7333184B2 (en) * 2005-07-01 2008-02-19 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Ground surface cover type reflectivity variation correction in a differential absorption LIDAR system
JP4785480B2 (ja) * 2005-09-22 2011-10-05 三鷹光器株式会社 光学計測システム
ES2395062T3 (es) * 2006-08-01 2013-02-07 Photonic Detection Systems Pty Ltd Sistema y método de detección óptica para discriminación de plantas
US9204129B2 (en) * 2010-09-15 2015-12-01 Perceptron, Inc. Non-contact sensing system having MEMS-based light source
US9134593B1 (en) * 2010-12-23 2015-09-15 Amazon Technologies, Inc. Generation and modulation of non-visible structured light for augmented reality projection system
JP5882730B2 (ja) * 2011-12-28 2016-03-09 株式会社ブリヂストン 外観検査装置及び外観検査方法
US10021379B2 (en) * 2014-06-12 2018-07-10 Faro Technologies, Inc. Six degree-of-freedom triangulation scanner and camera for augmented reality
US10586353B2 (en) * 2015-01-09 2020-03-10 Maxell Holdings, Ltd. Plant information acquisition system, plant information acquisition device, plant information acquisition method, crop management system and crop management method
WO2016186523A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-24 C-Dax Limited Plant matter sensor
BR112019013065B1 (pt) * 2016-12-27 2022-11-08 Yara International Asa Sistema e método para determinar um estado de plantas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6142629A (en) * 1998-08-30 2000-11-07 Applied Spectral Imaging Ltd. Spectral imaging using illumination of preselected spectral content
CN101288590A (zh) * 2008-05-23 2008-10-22 宁波思达利光电科技有限公司 一种牙齿几何形状测量装置
CN103250043A (zh) * 2010-08-13 2013-08-14 弗兰克有限公司 用于确定植物光学特性的传感器系统和方法
CN103250043B (zh) * 2010-08-13 2015-12-02 弗兰克有限公司 用于确定植物光学特性的传感器系统和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BreedVision- A multi-sensor platform for non-destructive Field-based Phenotyping in plant breeding;Lucas Busemeyer等;《Sensors》;20131231;第2.1节机械结构-第2.3节传感器系统 *

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