CN203299112U

CN203299112U - 一种农产品品质的多光谱成像检测装置

Info

Publication number: CN203299112U
Application number: CN2013203684051U
Authority: CN
Inventors: 周竹; 李婷; 曾松伟; 朱凡; 郜园园
Original assignee: Zhejiang A&F University ZAFU
Current assignee: Zhejiang A&F University ZAFU
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-06-26

Abstract

本实用新型是基于光谱和图像技术的一种农产品品质的多光谱成像检测装置，由专用计算机、多光谱图像采集处理模块、单片机模块、图像CCD传感器、步进电机、光电传感器、滤光片轮、采集箱等组成。采集箱顶部安装有图像CCD传感器、光电传感器以及步进电机，步进电机转动轴嵌入到采集箱内部，与滤光片轮连接。光源强度可调、滤光片可切换，能一次获取被测物多部位信息，适用于不同农产品品质的多光谱成像检测；还可通过变换传感器作为其它物料检测方法的实验装置，实现一机多用。该检测装置具有结构合理、采集信息量大、使用成本低等特点，可快速、准确地对农产品的多光谱图像进行采集，对农产品品质的分析与研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

Description

一种农产品品质的多光谱成像检测装置

技术领域

该实用新型涉及到一种农产品无损检测的图像检测装置，具体为光源强度可调、滤光片可更换且能一次获取被测物多部位信息的一种农产品品质的多光谱成像检测装置。

背景技术

农产品的自动化分级是促进农产品增值的重要途径。机器视觉技术具有实时、客观、无损等优点，适合对农产品依据大小、形状、颜色、缺陷等进行分级。农产品的缺陷检测是农产品品质分级的重点及难点，现有的农产品外部缺陷检测的研究方法大多基于颜色特征，它在复杂形状或表皮有颜色干扰时容易误分。此外，现有算法受农产品品种、缺陷类别及成像环境因素的影响而识别正确率不高。再者，某些轻微损伤和细菌引起的缺陷，对可见光以外的波段更加敏感。

高光谱成像技术、光谱检测技术也是重要的农产品品质检测技术，且有一定的研究基础。然而，近红外光谱法只能提供样品一个小区域的检测，样品的各向异性会影响测量结果。高光谱成像技术数据量庞大、处理耗时。此外二者所需设备昂贵，会增加生产者的运营成本以及消费者的购买成本。

采用机器视觉技术获取待测农产品图像时，每次只能获取待测物的一定部位信息，为了获得被测物全部表面信息，需要额外增加机械装置对被测物进行翻转，导致信息获取时间增加，生产效率下降。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种农产品品质的多光谱成像检测装置。该装置能根据待测农产品对象以及检测要求对光源强度进行调节、对滤光片进行切换，能一次获取被测物多部位信息，适用于不同大小形状农产品品质的无损检测，具有结构合理、适用范围广、检测精度高等特点，对农产品品质的分析与研究具有重要的科学意义和良好的应用前景。

本实用新型的目的是这样实现的：基于光谱和图像技术的一种农产品品质的多光谱成像检测装置，由专用计算机、多光谱图像采集处理模块、单片机模块、图像CCD传感器、步进电机、光电传感器、通孔、转动轴、沉孔、窄带滤光片、滤光片轮、梯形光源、排气扇、平面镜、可调支撑架、柔性调节支架、调节螺栓、固定支架、采集箱门、采集箱、卤素灯泡组成。采集箱顶部中心部位安装有图像CCD传感器，其侧安装有光电传感器以及步进电机，4个梯形光源均匀的分布在采集箱内四个侧面上，4个卤素灯泡安装在采集箱底部的四个角落。其中步进电机、光电传感器、梯形光源以及卤素灯泡均与单片机模块相连，单片机模块通过USB总线连接到专用计算机；图像CCD传感器与多光谱图像采集处理模块相连，再连接到专用计算机；两面平面镜分别通过可调支撑架安装在采集箱内相对的两个侧面上呈V型排列；固定支架安装在采集箱内的底部，柔性调节支架通过调节螺栓与固定支架联接，步进电机转动轴嵌入到采集箱内部，与滤光片轮连接。滤光片轮上沿圆周方向均匀分布6个沉孔，里面放置滤光片。滤光片轮上有一个通孔，与光电传感器配合使用用于步进电机的位置检测。

检测前，根据待测农产品的外形尺寸，通过单片机调节梯形光源、卤素灯泡的光照强度，调节柔性支撑架的高度以及平面镜的角度，使被测物表面绝大部分能在图像CCD传感器中成像。根据待测农产品品质指标的检测要求，在沉孔中安装合适的窄带滤光片。通过单片机复位操作，使滤光片轮恢复到初始复位状态。

检测时，将待测农产品放置在柔性支撑架上，设置合适的步距角和拍照时间。在单片机上操作使滤光片轮进入工作模式。滤光片轮开始工作时，单片机产生触发信号给CCD传感器一个外部触发脉冲，拍摄被测物在某个波长下的图像；随后，单片机控制滤光片轮移动到另外一个滤光片下并停止，单片机再次产生触发脉冲触发CCD传感器进行拍照。当滤光片轮完成一个被测物所有拍摄之后重新回复到初始位置进行下一个被测物的拍摄。不同滤光片拍摄的图像经多光谱图像采集模块整合处理之后传送给计算机，由计算机根据已经建立好的模型进行相应的处理，并对被测对象的品质进行综合评判分级。

一种农产品品质的多光谱成像检测装置还可作为农产品内部品质检测的试验装置，将可调柔性支撑架替换为内置有光源的开孔载物台上，将被测物放置在开孔载物台上，光穿过被测物后被CCD传感器采集，形成多光谱透射图像。

一种农产品品质的多光谱成像检测装置还可作为其它物料检测方法的试验装置，将被测物料放置在可调柔性支撑架上，将图像CCD传感器改换为其它传感器，如超声波传感器、近红外反射光谱传感器、高光谱图像传感器等，可完成其它物料的物理与化学性质检测和分析，实现一机多用。

本实用新型的一种农产品品质的多光谱成像检测装置的优点是：可对农产品品质进行无损检测，具有光源强度可调、滤光片可切换的功能，能一次获取被测物多部位信息，适用于不同形状农产品品质的多光谱成像检测；还可通过变换传感器作为其它物料检测方法的实验装置，实现一机多用。该检测装置具有结构合理、调节方便、采集信息量大、使用成本低、适用性广等特点，可快速、准确、连续、在线地对农产品品质的多光谱成像图像进行采集与检测，对农产品品质的分析与研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

附图说明

本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。

图1 是本实用新型的一种农产品品质的多光谱成像检测装置的结构示意图。

图2 是本实用新型的一种农产品品质的多光谱成像检测装置的俯视示意图。

下面结合图1、图2对本实用新型详细说明。

图中：1、专用计算机，2、多光谱图像采集处理模块，3、单片机模块，4、图像CCD传感器，5、步进电机，6、光电传感器，7、通孔，8、转动轴，9、沉孔，10、窄带滤光片，11、滤光片轮，12、梯形光源，13、排气扇，14、平面镜，15、可调支撑架，16、柔性调节支架，17、调节螺栓，18、固定支架，19、采集箱门，20、采集箱，21、卤素灯泡。

具体实施方式

如图1所示：采集箱20外的四个侧面设置有排气扇13，采集箱门17设置在采集箱18的1个侧面，固定支架18安装在采集箱20内的底部中心，柔性调节支架16通过调节螺栓17与固定支架18联接，2个可调支撑架15分别固定在与采集箱门19所在侧面相邻的两个侧面上，每个可调支撑架15上分别安装有平面镜14，采集箱20顶部的中心位置安装有图像CCD传感器4，图像CCD传感器4的图像信号输出端与多光谱图像采集处理模块2相连，在图像CCD传感器4的旁边安装有步进电机5，步进电机5的转动轴8嵌入到采集箱18内部，转动轴8上安装有滤光片轮11，在滤光片轮11上，沿圆周方向均匀分布有6个沉孔9，沉孔9中安放窄带滤光片10，在滤光片轮11上开一个通孔7，与光电传感器6配合使用检测窄带滤光片10的位置。采集箱20内的四个侧面分别安装有梯形光源12，采集箱20内四个下角落分别安装有卤素灯泡21，图像传感器4的外部触发端口、光电传感器6以及步进电机5分别与单片机模块3相连。

如图2所示：采集箱20的四个面设置有排气扇13，采集箱门19设置在采集箱20的1个侧面，2个可调支撑架15分别固定在与采集箱门19所在侧面相邻的两个侧面上，每个可调支撑架15上分别安装有平面镜14，滤光片轮11上，沿圆周方向均匀分布有6个沉孔9，沉孔9中安放窄带滤光片10，在滤光片轮11上开一个通孔7，采集箱20内的四个侧面分别安装有梯形光源12，采集箱20内四个下角落分别安装有卤素灯泡21。

Claims

1.一种农产品品质的多光谱成像检测装置，由专用计算机、多光谱图像采集处理模块、单片机模块、图像CCD传感器、步进电机、光电传感器、通孔、转动轴、沉孔、窄带滤光片、滤光片轮、梯形光源、排气扇、平面镜、可调支撑架、柔性调节支架、调节螺栓、固定支架、采集箱门、采集箱、卤素灯泡组成，其特征在于：采集箱外的四个侧面设置有排气扇；采集箱顶部安装有图像CCD传感器、光电传感器以及步进电机；步进电机、光电传感器、梯形光源以及卤素灯泡均与单片机相连，单片机通过USB总线连接到专用计算机；图像CCD传感器与多光谱图像采集处理模块相连，再连接到专用计算机；两面平面镜分别通过可调支撑架安装在采集箱内相对的两个侧面上呈V型排列；固定支架安装在采集箱内的底部，柔性调节支架通过调节螺栓与固定支架联接；4个梯形光源均匀的分布在采集箱内四个侧面，4个卤素灯泡安装在采集箱底部的四个角落；步进电机转动轴嵌入到采集箱内部，与滤光片轮连接；滤光片轮上沿圆周方向均匀分布6个沉孔，里面放置滤光片；滤光片轮上有一通孔，与光电传感器配合使用用于步进电机的位置检测。