CN110927073A - 多光谱成像方法、电子装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多光谱成像方法、电子装置及存储介质，控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮，同时同步控制线阵相机在每个所述光源单独点亮时成像。通过切换具有不同光谱的光源的方式获取多光谱图像，由于可以通过电脉冲信号来控制不同光谱光源的快速切换，因此本实施例提供的获取多光谱图像的方法，可以极大缩短线阵相机采集不同波段图像光谱信息的时间。同时，也无省去了滤光片的成本，利于多光谱成像在工业上的普及。
Description
技术领域
本发明涉及多光谱成像技术领域，特别涉及一种多光谱成像方法、多光谱成像方法、电子装置及存储介质。
背景技术
基于滤光片切换的多光谱成像系统，一般是由光学相机和滤光片组成的成像装置系统。在图像采集区域，通过在光学镜头前面安装不同波段的滤光片来实现滤光的功能，光学相机连续采集一系列不同波段的目标光谱信息，波段光谱序列信息构建成一个三维图像立方体。在对生产线上运动的物体进行多光谱成像时，滤光片式的多光谱成像系统更换或者调试滤光片存在着时间差，无法实现多光谱系统的连续高速采集功能。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多光谱成像方法、多光谱成像方法、电子装置及存储介质，能够自动快速切换不同波段光源，并同步触发相机快速捕获光谱信息，缩短工作时间，提升工作效率。
第一方面，本发明实施例提供一种多光谱成像方法，包括以下步骤：
控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮；
控制相机在每个所述光源单独点亮时成像。
根据本发明实施例的一种多光谱成像方法，至少具有如下有益效果：控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮，同时同步控制相机在每个所述光源单独点亮时成像。通过切换具有不同光谱的光源的方式获取多光谱图像，由于可以通过电脉冲信号来控制不同光谱光源的快速切换，因此本实施例提供的获取多光谱图像的方法，可以极大缩短线阵相机采集不同波段图像光谱信息的时间。同时，也无省去了滤光片的成本，利于多光谱成像在工业上的普及。
第二方面，本发明实施例提供一种多光谱成像方法，包括以下步骤：
步骤S0:令周期T＝0；
步骤S1：判断传送带上图像采集区域内是否存在目标检测物，若是，则执行步骤S2；若否，则执行步骤S3；
步骤S2:控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮，控制线阵相机在每个所述光源单独点亮时成像,令周期T＝T+1，返回步骤S1；
步骤S3：判断周期T≠0是否成立，若是，则按照周期T的顺序输出所述线阵相机的成像数据。
根据本发明实施例的一种多光谱成像方法，至少具有如下有益效果：控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮，同时同步控制线阵相机在每个所述光源单独点亮时成像。通过切换具有不同光谱的光源的方式获取多光谱图像，由于可以通过电脉冲信号来控制不同光谱光源的快速切换，因此本实施例提供的获取多光谱图像的方法，可以极大缩短线阵相机采集不同波段图像光谱信息的时间。同时，也无省去了滤光片的成本，利于多光谱成像在工业上的普及。同时，实时检测传送带上的图像采集区域是否存在目标检测物，并在检测到目标检测物后，通过切换光源的方法获取在传送带的图像采集区域内的目标检测物的多光谱图像，在传送带将目标检测物动态传送经过图像采集区域的时候同时实现多光谱图像的采集，实现了对生产线上的运动物体的多光谱成像，利于多光谱成像在工业的普及。
本发明的一个特定实施例中，所述步骤S3还包括：
判断周期T≠0是否成立，若否，则调高传送带的传送速度。
第三方面，本发明提供了一种电子装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的多光谱成像方法。因此具有上述第一方面实施例的全部有益效果。
第四方面，本发明提供了一种电子装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第二方面所述的多光谱成像方法。因此具有上述第二方面实施例的全部有益效果。
第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如本发明第一方面所述的多光谱成像方法。因此具有上述第一方面实施例的全部有益效果。
第六方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如本发明第二方面所述的多光谱成像方法。因此具有上述第二方面实施例的全部有益效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第二实施例的流程图；
图2为本发明第三实施例的流程图；
图3是本发明第二实施例的时序图；
图4是本发明第一实施例的电子装置示意图；
图5是PCB板的多光谱效果图；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本，而不能理解为对本的限制。
虽然人类只能看到表面可见的东西，但利用不同波长的成像技术可以“钻”下去，看到隐藏在不同深度的东西。多光谱成像技术检测来自表面的光反射，并且光学特性可以随着光源波长的变化而显著变化。许多材料的透光深度取决于波长，因此可以选择不同的波长来捕捉不同深度的特征图像。
多光谱成像系统可以应用在智能垃圾分选设备中，尤其针对于建筑垃圾和电子行业的分选，分别对混凝土块、沥青块、碎石块、碎玻璃、废竹木、废塑料、废金属、废电子产品等垃圾进行分类。该多光谱成像系统可以为垃圾分选设备增加特殊光照环境和成像装置，使得垃圾成像的波长不单单受限于传统可见光范围，而是扩展到红外或紫外线区域。图5是分别使用了紫外线光源、可见光和近红外光源捕获的废弃印刷电路板(PCB)的三幅图像。
其中，图a中，较短波长的紫外光提供了较弱的穿透性，相机仅仅获取了焊盘和表面形貌，并没有获取内层的敷铜；在图b中，在可见光光源下，相机能捕获PCB较为清晰的表面图像，同时在某种程度上，也可以捕获PCB油漆下面的敷铜边缘信息；在图c中，近红外光源的波长越长，越能提供更强的穿透性，能清楚地获取油漆覆盖的敷铜材质信息。
图5中的三幅图像表明：通过选择合适的光源波长，你可以有选择地得到物体的表面成像或较为深层的材质信息，以及更深的其他特征。
然而在基于滤光片的多光谱采集系统的光源照明区域，单一的照明光源照射在目标物上，光学相机采集不同波段光谱信息的过程中，需要人工手动更换或者调试对应波段的滤光片，导致光学相机捕获不同波段的光谱信息存在较大的时间差。现有的滤光片大多是通过镀制多层光学介质膜来实现滤光，对于其中的窄带滤光片有着明显的缺点，窄带滤光片必须安装在光源入射角度较小的位置，防止入射角度过大导致的波段漂移。在实际的应用场景，窄带滤光片的安装位置一般在光学镜头的前面，安装的位置受限，导致了更换和调试窄带滤光片的时间过长，影响光学相机连续采集目标物的效率。
基于此，本发明需要解决人工手动更换和调试滤光片的效率低下问题，在本发明中，结合照明光源系统和光源驱动平台，系统自动快速切换不同波段光源，同步触发普通线阵相机快速捕获光谱信息，大大缩短工作时间，提高工作效率。
下文提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案，值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。
参照图4所示，为本发明第一实施例提供的一种电子装置100，包括存储器102、处理器101，图4中以一个处理器101和一个存储器102为例。
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器102作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器102可选包括相对于处理器远程设置的存储器102，这些远程存储器可以通过网络连接至该电子装置100。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的装置结构并不构成对电子装置100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
图4所示，为本发明第一实施例的电子装置，在该实施例中，电子装置100中处理器101可以用于调用存储器102中存储的多光谱成像方法，并执行以下步骤：
步骤S100：控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮；
步骤S200：控制相机在每个所述光源单独点亮时成像。
基于上述电子装置的硬件结构，提出本发明的一种多光谱成像方法的各个实施例。
参照图1所示，为本发明第二实施例的多光谱成像方法，包括以下步骤：
步骤S100：控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮；
步骤S200：控制相机在每个所述光源单独点亮时成像。
本实施例中，光源包括发光二极管，为了获得不同光谱的光，不同光源分别选用能发出不同频率光谱的发光二极管。处理器与各个光源电连接，并通过向各个光源发送电脉冲信号控制每个光源的二极管按照顺序单独点亮。
本实施例中，相机可以选用线阵相机或者面阵相机，同时选用分别能够发出可见光光谱、紫外光光谱和红外光光谱的三种光源，并按照紫外光、可见光、红外光的顺序依次单独点亮三个光源，每个光源在单独点亮的时候都把相应的光照射在需要成像的目标检测物上的同一位置。当选用线阵相机时，在每个光源单独点亮的时候，处理器向线阵相机发送线阵相机触发信号，并控制线阵相机在线阵相机触发信号的下降沿对当前时刻目标检测物上被光照射的位置成像，从而分别获得以上三种光谱的图像。控制时序图如图3所示，其中，(1)是光信号被阻挡持续时间、(2)是线阵相机触发时间、(3)是紫外光发光延时、(4)是紫外光发光时间、(5)是可见光发光延时、(6)是可见光发光时间、(7)是红外光发光延时、(8)是红外光发光时间。
由于采用电脉冲信号的方式切换三个光源的点亮，相较于传统的机械切换滤光片的方式，不仅加快了多光谱成像的速率，而且也节省了滤光片以及滤光片切换设备的成本，利于多光谱成像在工业的普及。
参照图2所示，为本发明第三实施例的多光谱成像方法，包括以下步骤：
步骤S0:令周期T＝0；
步骤S1：判断传送带上图像采集区域内是否存在目标检测物，若是，则执行步骤S2；若否，则执行步骤S3；
步骤S2:控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮，控制线阵相机在每个所述光源单独点亮时成像,令周期T＝T+1，返回步骤S1；
步骤S3：判断周期T≠0是否成立，若是，则按照周期T的顺序输出所述线阵相机的成像数据。
本实施例中，将多光谱成像应用到生产线上，用于对生产线上运动物体进行检测并进行多光谱成像。为了检测传送带上图像采集区域内是否存在目标检测物，可以采用在传送带图像采集区域的两侧分别设置光信号发射装置和光信号接收装置，图像采集区域是传送带上方空间被光源单独点亮时照射到的区域，也是线阵相机成像时拍摄到的区域。当传送带将目标检测物传送带图像采集区域是，光信号发射装置发射的光信号被阻挡，光信号接收装置无法接收到相应的光信号，则判断此时图像采集区域存在目标检测物，执行步骤S2。
另外一个实施例中，可以采用图像识别的方法检测图像采集区域是否存在目标检测物。
在步骤S2中，处理器向按照设定好的顺序依次向各个光源发送脉冲信号控制相应光谱的发光二极管单独点亮，同时，处理器向线阵相机发送线阵相机触发信号，在每个发光二极管单独点亮的时候控制线阵相机对图像采集区域上被当前光线照射到的目标检测物成像。由于，线阵相机的成像区域不足以完全覆盖目标检测物，因此，需要通过传送带带动目标检测物在图像采集区域内移动来配合线阵相机将整个目标检测物成像。
其中一种实施方式是，在每一个相同的周期T内传送带中止传送，只有在切换周期T时，才移动传送带，这样子可以保证图像成像的品质。另外一种实施方式中，在线阵相机成像的时候，传送带也可以保持均匀的传送，由于传送带的传送速度小于线阵相机的成像速度，因此也可以保证线阵相机把目标检测物的所有位置都成像，至于成像数据中的重叠部分，可以通过后期的图像处理来克服。
当图像采集区域内不存在目标检测物，并且周期T≠0时，说明此时目标检测物刚刚通过图像检测区域，因此需要按照周期T的顺序输出所述线阵相机的成像数据。由于线阵相机每次都是都目标检测物的部分位置成像，因此，需要设置周期T来对每次成像的数据进行排序，使得最终输出的成像数据是有序的，便于后续的图像处理。
如图2所示，本发明的第四实施例提供了一种多光谱成像方法，所述步骤S3还包括：
判断周期T≠0是否成立，若否，则调高传送带的传送速度。
当图像采集区域内不存在目标检测物，并且周期T＝0时，说明此时已经采集完目标检测物的多光谱图像，并且将多光谱图像数据输出了。因此需要开始对对传送带上的下一个目标检测物进行多光谱成像，处理器向驱动传送带传送的电机发送脉冲信号，控制传送带调高传送速度，加快多光谱成像的效率。
本发明的第五实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如本发明第二实施例至第四实施例所述的多光谱成像方法。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种多光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮；
控制相机在每个所述光源单独点亮时成像。
2.一种多光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S0:令周期T＝0；
步骤S1：判断传送带上图像采集区域内是否存在目标检测物，若是，则执行步骤S2；若否，则执行步骤S3；
步骤S2:控制分别具有不同光谱的多个光源按照顺序单独点亮，控制线阵相机在每个所述光源单独点亮时成像,令周期T＝T+1，返回步骤S1；
步骤S3：判断周期T≠0是否成立，若是，则按照周期T的顺序输出所述线阵相机的成像数据。
3.根据权利要求2所述的一种多光谱成像方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
判断周期T≠0是否成立，若否，则调高传送带的传送速度。
4.一种电子装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述的多光谱成像方法。
5.一种电子装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述程序时实现如权利要求2或3所述的多光谱成像方法。
6.计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于：所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1所述的多光谱成像方法。
7.计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于：所述计算机可执行指令用于执行如权利要求2或3所述的多光谱成像方法。
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