CN201034730Y

CN201034730Y - 用于色彩检测的新型探头

Info

Publication number: CN201034730Y
Application number: CNU2007200961076U
Authority: CN
Inventors: 梁艳梅; 杨立
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2017-05-25

Abstract

本实用新型是一种用于色彩检测的新型探头，包括壳体、照明光源、漫射聚光镜、透镜、光电探测器及光源与光电探测器的驱动电路等。其壳体是一个前端开口、后端有后盖的长套筒，也可以是一个拐角形套筒。本实用新型的色彩检测探头的优点是对成像的视场进行限制，减小了后续处理的数据量，可以提高检测速度。该色彩检测探头结构简单，手持，便携，可以应用于皮肤、增生性瘢痕、印刷品及纺织品等的色彩检测。

Description

用于色彩检测的新型探头

【技术领域】

本实用新型涉及色彩的光电检测领域，特别是一种用于色彩检测的新型探头。

【背景技术】

传统的目标检测强调形状信息的作用。然而，神经心理学的研究结果表明，色彩是物体的一个重要特征参数。人类可以分辨上千种色彩的深浅和强度的变化，却只能分辨二十几种灰度的变化。不能用灰度的不同来检测的目标常常可以借助色彩信息的不同来检测。因此基于色彩的目标检测得到了研究者的广泛重视。比如，对印刷品色彩质量的检测、植物果实成熟与否的判断及异物的剔除，甚至目前关于皮肤的颜色定量及增生性瘢痕治疗效果的判断都涉及到色彩的检测。

对色彩的检测目前还主要是由人工来完成。而人类视觉具有主观性，个体之间会存在不同程度的色觉差异，在色彩检测中还会受到人的精神状态的影响，而且仅凭人的视觉不可能对某种色彩实现量化检测，这些因素最终都会影响到色彩的检测准确度。因此，需要建立一种客观的机器视觉来进行色彩检测。

在色彩的实际检测应用中，如果对采集的视场不加以限制，往往会造成采集的图像中有大量不需要的信息，而剔除这些信息会增加处理的复杂度，加大后续处理的计算时间。而且，采集视场太大，还会带进不必要的杂散光，使得采集的色彩发生色彩畸变，影响色彩检测的准确度。

【实用新型内容】

本实用新型的目的为了解决上述问题，提供一种色彩检测的探头，以限制成像范围，减小采集图像的尺寸，提高后续处理的速度，同时减小外界因素带来色彩畸变的影响。

本实用新型为解决上述问题设计了一种用于色彩检测的新型探头，包括壳体、照明光源、漫射聚光镜、透镜、光电探测器及光源与光电探测器驱动电路，其特征在于所述壳体是一个前端开口、后端有后盖的长套筒；所述长套筒内装有固定在照明光源驱动电路板上与光电探测器形状相应的呈环状布置的照明光源，照明光源的后部固定有漫射聚光镜；所述漫射聚光镜的后面有通过透镜压环和与长套筒为螺纹连接的透镜座固定透镜；所述透镜座的后侧与后盖之间固定有光电探测器驱动电路板，光电探测器驱动电路板中心镶嵌光电探测器。

本实用新型为解决上述问题还设计了另一种用于色彩检测的新型探头，包括壳体、照明光源、漫射聚光镜、透镜、光电探测器及光源与光电探测器驱动电路，其特征在于所述壳体是一个90°拐角形套筒，拐角形套筒的短筒在外端开口，拐角套筒的长筒前、后端分别有前、后盖；所述拐角形套筒的长筒内装有固定在照明光源驱动电路板上的与光电探测器形状相应呈环状布置的照明光源，照明光源的后部固定有漫射聚光镜；所述漫射聚光镜的后面有通过透镜压环和与拐角形套筒的长筒为螺纹连接的透镜座固定透镜；所述透镜座的后侧与后盖之间固定有光电探测器驱动电路板，光电探测器驱动电路板中心镶嵌光电探测器；所述拐角形套筒在拐角处，通过反射镜托架固定一个与拐角形套筒的长筒和短筒的轴线夹角为45°的反射镜。

本实用新型的色彩检测探头的优点是结构简单，手持、便携式。由于对成像的视场进行了限制，从而减小了后续处理的数据量，可以提高色彩检测速度。该实用新型的色彩检测探头可以应用于皮肤、增生性瘢痕、印刷品及纺织品等的色彩检测。

【附图说明】

图1为直形色彩检测探头的结构示意图；

图2为拐角形色彩检测探头的结构示意图；

图3为圆环状排列照明用光源的检测探头端面图；

图4为矩形环状排列照明用光源的检测探头端面图。

【具体实施方式】

以下结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。

图1所示是一种直形色彩检测探头。首先，从长套筒5的前端把漫射聚光镜4装入长套筒5，再把装有照明光源2的照明光源驱动电路板3装入长套筒5。然后，把透镜8装在透镜座7中，用透镜压环6固定。再把嵌有光电探测器10的光电探测器驱动电路板11固定在透镜座7上。它们之间的距离靠透镜座7的尺寸来确定。透镜座7外表面套螺纹与长套筒5连接。最后装上后盖12。电缆9中的电线及信号线分别接照明光源驱动电路板3和光电探测器驱动电路板11，供给电源并传导电信号。外套筒1与长套筒5用细螺纹连接，可以对成像清晰度进行微调。透镜8采用消色差透镜，以减小横向色差，提高成像质量。

如果采用1/3英寸的CCD或CMOS芯片10，长宽比例为4∶3，长宽尺寸分别为4.8mm和3.6mm，对角线尺寸为6mm时，如果选用焦距是3mm的消色差透镜8，视场对角线为20mm时，按照透镜的成像公式，可以得出工作距离为100mm，加上透镜的厚度、支撑件的长度，本实用新型的总长度可以控制在200mm之内。可以对视场为20mm的彩色目标成像。

为了减小整个探头的纵向尺寸，本实用新型提出如附图2所示的拐角形色彩检测探头：它的壳体是一个拐角形套筒，除有直形色彩检测探头的内部结构外，在拐角形套筒的短筒16与长筒5连接的拐角处，增加了用反射镜托架14固定的反射镜13，以及前盖15。其中反射镜13相对于轴线45°配置，可以使光源的光经反射镜13后反射到目标上；从目标散射的光再经反射镜13后反射回光电探测器。

本实用新型两种形式的探头，在直形的长套筒前端和拐角形套筒的短筒外，都旋接有一个可更换的外套筒。如果是针对皮肤，为了防止交叉感染，可以设计成可更换的一次性软套。两种形式的探头其壳体和外套筒的内腔颜色可根据具体的探测目标进行喷涂，比如探测印刷品可采用反射率小于60％的中性灰色。

本实用新型两种形式的探头的光电探测器，可以是彩色电荷藕合器件CCD(Charge Coupled Device，CCD)芯片或彩色互补性氧化金属半导体CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)芯片。光电探测器可以是线阵排列或面阵排列的光电探测器，实际中可以根据检测的具体目标来选择线阵或面阵光电探测器。

本实用新型两种形式的探头的照明光源，为了保证均匀照明，可以是呈环状紧密排布安装的发光二极管LED(Light Emitting Diode，LED)，沿探头一周配置多个LED。实际中可以根据采用的线阵或面阵光电探测器来选择照明光源的排列形式，使之矩形、椭圆或圆形环状一周密排。图3和图4分别圆环状和矩形环状排列了14个LED。LED的个数可以根据具体的探头尺寸进行调整。还可以根据照明光强及光照均匀度的要求，使LED配置成两周或多周。LED的颜色可以分别是白色、蓝色、绿色、红色、橙色或黄色中的一种，对一个探头来说LED统一用一种颜色。

本实用新型在使用时，直形探头的长套筒前端或拐角形探头的短筒外端直接贴紧目标，LED光源点亮后，漫反射聚光镜使光均匀地照在目标上。从目标散射回的光聚焦在光电探测器上转换为电信号，由采集卡采集。

Claims

1.一种用于色彩检测的新型探头，包括壳体、照明光源、漫射聚光镜、透镜、光电探测器及光源与光电探测器驱动电路，其特征在于所述壳体是一个前端开口、后端有后盖的长套筒；所述长套筒内装有固定在照明光源驱动电路板上与光电探测器形状相应的呈环状布置的照明光源，照明光源的后部固定有漫射聚光镜；所述漫射聚光镜的后面有通过透镜压环和与长套筒为螺纹连接的透镜座固定透镜；所述透镜座的后侧与后盖之间固定有光电探测器驱动电路板，光电探测器驱动电路板中心镶嵌光电探测器。

2.根据权利要求1所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述长套筒在前端部旋接有一个可更换的外套筒，可更换的外套筒是一次性软套筒。

3.根据权利要求1或2所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述光电探测器是彩色电荷藕合器件CCD芯片或彩色互补性氧化金属半导体CMOS芯片。

4.根据权利要求1或2所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述光电探测器是线阵排列或面阵排列的光电探测器。

5.根据权利要求1或2所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述照明光源是呈环状紧密排布安装的发光二极管LED，LED的颜色是白色、蓝色、绿色、红色、橙色或黄色中的一种。

6.一种用于色彩检测的新型探头，包括壳体、照明光源、漫射聚光镜、透镜、光电探测器及光源与光电探测器驱动电路，其特征在于所述壳体是一个90°拐角形套筒，拐角形套筒的短筒在外端开口，拐角套筒的长筒前、后端分别有前、后盖；所述拐角形套筒的长筒内装有固定在照明光源驱动电路板上与光电探测器形状相应的呈环状布置的照明光源，照明光源的后部固定有漫射聚光镜；所述漫射聚光镜的后面有通过透镜压环和与拐角形套筒的长筒为螺纹连接的透镜座固定透镜；所述透镜座的后侧与后盖之间固定有光电探测器驱动电路板，光电探测器驱动电路板中心镶嵌光电探测器；所述拐角形套筒在拐角处，通过反射镜托架固定一个与拐角形套筒的长筒和短筒的轴线夹角为45°的反射镜。

7.根据权利要求6所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述拐角形套筒的短筒在外端部旋接有一个可更换的外套筒，可更换的外套筒是一次性软套筒。

8.根据权利要求6或7所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述光电探测器是彩色电荷藕合器件CCD芯片或彩色互补性氧化金属半导体CMOS芯片。

9.根据权利要求6或7所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述光电探测器是线阵排列或面阵排列的光电探测器。

10.根据权利要求6或7所述的用于色彩检测的新型探头，其特征在于所述照明光源是呈环状紧密排布安装的发光二极管LED，LED的颜色是白色、蓝色、绿色、红色、橙色或黄色中的一种。