CN204389408U - 光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置，由计算机、数据传输线、高光谱成像仪高度调节支架、高光谱成像仪、采集箱、采集箱门、立体光源箱、电控平移装置组成，能够用于研究透射高光谱成像系统的光入射角度与光照强度多种参数对马铃薯缺陷检测的影响，确定用于检测马铃薯缺陷的最佳系统参数，不仅弥补了在用透射高光谱图像采集装置的不足，还为透射高光谱成像系统的系统参数研究提供了硬件支持；该检测装置具有结构合理、调节方便、功能多样、适用性广等特点，能够有效提高马铃薯品质检测精度，可广泛用于农产品品质高光谱图像无损检测，对农产品品质检测具有实用价值和应用前景，对高光谱成像系统的硬件参数研究具有重大意义。

Description

光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置

技术领域

本实用新型属于一种马铃薯品质的无损检测试验装置，特别是光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置。

背景技术

高光谱成像技术是指从紫外到近红外(200～2500nm)的光谱范围内，利用成像光谱仪，在光谱覆盖范围内的数十或数百条光谱波段对目标物体连续成像，是光谱技术与图像技术的有机结合，其图像信息可以反映农产品表面缺陷情况，光谱信息可以判断农产品的化学成分。因此，高光谱成像技术在农产品缺陷检测中的应用正逐渐成为研究热点。使用高光谱成像技术检测马铃薯的内外品质可提高马铃薯缺陷的检测效率和检测精度，但反射高光谱成像技术只能采集马铃薯的表面信息，无法有效地反映马铃薯的内部信息，因此反射高光谱成像技术无法全面地反映马铃薯内外品质信息。目前尚未有用于马铃薯品质检测的透射高光谱成像系统光源参数的研究，单一的光源光入射角度和光照强度有可能导致透射图像模糊甚至没有图像，且光谱可能受到影响，导致系统无法识别马铃薯的内外部缺陷，从而影响检测的可行性及检测结果的准确性，对马铃薯缺陷检测产生影响，降低马铃薯品质检测的效率和准确率。

因此，发明一种光源光入射角度与光照强度可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置，提供用于马铃薯透射高光谱系统参数研究的硬件平台，通过比较不同光照入射角度和光照强度下的马铃薯透射高光谱图像，确定透射高光谱成像系统的最佳光源光入射角度和光照强度，提高马铃薯缺陷检测精度，对马铃薯品质分析和研究有着重要的科学意义和应用前景。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置。该试验台不仅可以通过透射高光谱成像技术对马铃薯外部品质和内部品质特征指标进行检测与分析，还可以通过对比不同光照入射角度和光照强度下的马铃薯透射高光谱图像，选择最佳马铃薯透射高光谱图像识别马铃薯的缺陷，提高马铃薯的缺陷识别准确率，并以马铃薯缺陷识别准确率等为评价指标，确定透射高光谱成像系统的最佳硬件参数，从而提高马铃薯缺陷检测精度和检测效率，该装置不仅弥补了国内透射高光谱图像采集装置的不足，还提供用于透射高光谱系统参数研究的硬件平台，为马铃薯透射高光谱图像采集平台的多种系统参数研究提供了硬件支持，对高光谱成像系统的硬件参数研究具有积极作用，对农产品的品质检测具有实用价值和现实意义。

本实用新型的目的是这样实现的：光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置由计算机、通风排气扇、数据传输线、高光谱成像仪高度调节旋钮、高光谱成像仪高度调节滑块、高光谱成像仪高度调节支架、高光谱成像仪、采集箱、采集箱门、立体光源箱、光源箱放置平台、电控平移装置、采集箱水平调节地脚组成。高光谱成像仪高度调节支架设置在采集箱的顶部，高光谱成像仪安装在高光谱成像仪高度调节支架上，并通过高光谱成像仪高度调节旋钮和高光谱成像仪高度调节滑块调节高度，采集箱门设置在采集箱的侧壁上，立体光源箱固定在光源箱放置平台上，光源箱放置平台安装在电控平移装置上，电控平移装置设置在采集箱内底部的中心，通风排气扇正对采集箱门安装在采集箱另一侧壁的中部，高光谱成像仪通过数据传输线与计算机连接，4个采集箱水平调节地脚分别设置在采集箱底部的四角。

电控平移装置由光源箱放置平台、水平导轨滑块、滚珠丝杠、水平导轨、联轴器、步进电机、控制电缆、步进电机驱动器组成。光源箱放置台固定在水平导轨滑块上，水平导轨滑块链接在滚珠丝杠上，滚珠丝杠设置在水平导轨上，滚珠丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机通过控制电缆与步进电机驱动器连接。

光源箱由卤素灯、采集孔、透光孔、仿形弹性胶垫、隔板、电源线、智能型组合光源开关组成。采集孔设置在光源箱顶部的中间位置，隔板固定于光源箱的中部，透光孔设置在隔板的中心位置，透光孔周边有仿形弹性胶垫，光源箱的顶部四角、中部四角、底部四角和底部中心处各分别安装4个卤素灯，16个卤素灯的照射方向均对准透光孔，16个卤素灯通过电源线与智能型组合光源开关连接。

马铃薯透射高光谱图像采集检测前，根据马铃薯的外形尺寸、内部品质及试验方法的要求，选择合适的仿形弹性胶垫置于光源箱隔板上，通过调节智能型组合开关调节卤素灯的光照强度，将马铃薯样本放置在仿形弹性胶垫上，16个卤素灯光同时对准马铃薯样本，关闭采集箱门。

马铃薯品质透射高光谱图像检测时，计算机控制电控平移装置，步进电机驱动器控制步进电机驱动力，步进电机转动通过联轴器带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动水平导轨滑块和光源箱放置平台移动，当光源箱内的马铃薯样本随着光源箱同步移动到高光谱成像仪的正下方时，高光谱成像仪开始采集马铃薯的高光谱图像，并通过数据传输线传输到计算机内，计算机开始进行数据处理。当高光谱成像仪采集完成1幅完整的马铃薯图像并经过计算机处理数据后，打开采集箱并通过智能型组合光源开关调节卤素灯的光入射角度和光照强度，卤素灯照入射角度的调节由智能型组合光源开关控制光源箱体的四组卤素灯中的某一组卤素灯实现，光源光照强度的调节由智能型组合光源开关控制该组卤素灯的个数实现，通过计算机和步进电机驱动器控制步进电机反转，滚珠丝杠带动水平导轨滑块回程，当马铃薯运动到高光谱成像仪的下方时，高光谱成像仪开始采集另一光入射角度和光照强度下的马铃薯透射高光谱图像，如此循环多次，可获取多个光入射角度和光照强度下的马铃薯透射高光谱图像。

光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置采用光源光入射角度与光照强度可调检测方法，不但可以用于马铃薯内外品质的无损检测，也可应用于其他球形农产品内外部品质的无损检测，有效提高了农产品品质检测的效率和准确率。

本实用新型的光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置的优点是：能够用于研究透射高光谱成像系统的多种参数(光入射角度与光照强度)对马铃薯缺陷检测的影响，确定用于检测马铃薯缺陷的最佳系统参数。不仅弥补了在用透射高光谱图像采集装置的不足，还为透射高光谱成像系统的系统参数研究提供了硬件支持，该检测装置具有结构合理，调节方便、功能多样、适用性广等优点，能够有效提高马铃薯品质检测精度，能广泛用于农产品品质的高光谱图像无损检测，对农产品的品质检测具有实用价值和现实意义，对高光谱成像系统的硬件参数研究具有重大意义。

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是本实用新型的光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置结构示意图。

图2是本实用新型的电控平移装置结构示意图。

图3是本实用新型的光源箱结构示意图。

下面结合图1、图2、图3对本实用新型详细说明。

图中1、计算机，2、通风排气扇，3、数据传输线，4、高光谱成像仪高度调节旋钮，5、高光谱成像仪高度调节滑块，6、高光谱成像仪高度调节支架，7、高光谱成像仪，8、采集箱，9、采集箱门，10、立体光源箱，11、光源箱放置平台，12、电控平移装置，13、采集箱水平调节地脚，14、水平导轨滑块，15、滚珠丝杠，16、水平导轨，17、联轴器，18、步进电机，19、控制电缆，20、步进电机驱动器，21、卤素灯，22、采集孔，23、透光孔，24、仿形弹性胶垫，25、隔板，26、电源线，27、智能型组合光源开关

具体实施方式

如图1所示：高光谱成像仪高度调节支架6设置在采集箱8的顶部，高光谱成像仪7安装在高光谱成像仪高度调节支架6上，并通过高光谱成像仪高度调节旋钮4和高光谱成像仪高度调节滑块5调节高度，采集箱门9设置在采集箱8的侧壁上，立体光源箱10固定在光源箱放置平台11上，光源箱放置平台11安装在电控平移装置12上，电控平移装置12设置在采集箱8内底部的中心，通风排气扇2正对采集箱门9安装在采集箱8另一侧壁的中部，高光谱成像仪7通过数据传输线3与计算机1连接，4个采集箱水平调节地脚13分别设置在采集箱8底部的四角。

如图2所示：光源箱放置台11固定在水平导轨滑块14上，水平导轨滑块14链接在滚珠丝杠15上，滚珠丝杠15设置在水平导轨16上，滚珠丝杠15通过联轴器17与步进电机18联结，步进电机18通过控制电缆19与步进电机驱动器20连接。

如图3所示：采集孔22位于光源箱10顶部的中间位置，隔板25固定于光源箱10的中部，透光孔23位于隔板25的中心位置，透光孔23周边有仿形弹性胶垫24，光源箱10的顶部四角、中部四角、底部四角和底部中心处各分别安装4个卤素灯21组，16个卤素灯21的照射方向均对准透光孔23，16个卤素灯21通过电源线26与智能型组合光源开关27连接。

Claims (3)

1.光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置由计算机、通风排气扇、数据传输线、高光谱成像仪高度调节旋钮、高光谱成像仪高度调节滑块、高光谱成像仪高度调节支架、高光谱成像仪、采集箱、采集箱门、立体光源箱、光源箱放置平台、电控平移装置、采集箱水平调节地脚组成，其特征在于：高光谱成像仪高度调节支架设置在采集箱的顶部，高光谱成像仪安装在高光谱成像仪高度调节支架上，并通过高光谱成像仪高度调节旋钮和高光谱成像仪高度调节滑块调节高度，采集箱门设置在采集箱的侧壁上，立体光源箱固定在光源箱放置平台上，光源箱放置平台安装在电控平移装置上，电控平移装置设置在采集箱内底部的中心，通风排气扇正对采集箱门安装在采集箱另一侧壁的中部，高光谱成像仪通过数据传输线与计算机连接，4个采集箱水平调节地脚分别设置在采集箱底部的四角。

2.如权利要求1所说的光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置，其特征在于：电控平移装置由光源箱放置平台、水平导轨滑块、滚珠丝杠、水平导轨、联轴器、步进电机、控制电缆、步进电机驱动器组成，光源箱放置台固定在水平导轨滑块上，水平导轨滑块链接在滚珠丝杠上，滚珠丝杠设置在水平导轨上，滚珠丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机通过控制电缆与步进电机驱动器连接。

3.如权利要求1所说的光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置，其特征在于：光源箱由卤素灯、采集孔、透光孔、仿形弹性胶垫、隔板、电源线、智能型组合光源开关组成，采集孔设置在光源箱顶部的中间位置，隔板固定于光源箱的中部，透光孔设置在隔板的中心位置，透光孔周边有仿形弹性胶垫，光源箱的顶部四角、中部四角、底部四角和底部中心处各分别安装4个卤素灯，16个卤素灯的照射方向均对准透光孔，16个卤素灯通过电源线与智能型组合光源开关连接。