CN213903293U - 一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，该检测系统旨在解决现有果蔬视觉检测系统受果蔬形状及自身表面色彩饱和度变化的限制，易在被测果蔬的表面形成高亮光斑，影响了图像的采集及后续的分析检测结果的技术问题；该检测系统包括两个左右对称设置且用于对待测果蔬位置进行打光的LED灯组，所述LED灯组的光线照射方向上设置有用于将光线折射至待测果蔬位置的反光板，待测果蔬位置上方还并列地设置有用于对待测果蔬进行表面成像的彩色相机和红外相机；该检测系统通过多光谱灯源成像对果蔬的表面进行视觉检测，避免了光线直射产生的光晕，从而提高了信息采集及后续分析检测结果的准确性，实现了高精准性的视觉检测。

Description

一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统

技术领域

本实用新型属于果蔬检测的技术领域，具体属于一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统。

背景技术

视觉检测是用机器代替人眼来进行测量和判断的方式，视觉检测通过机器视觉产品(即图像摄取装置)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。

机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度，在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时，在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，而用机器视觉检测方法则可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。

在机器的视觉检测系统中，获得一张高质量可处理的图像是至关重要的，视觉检测系统之所以成功，首先就要保证图像质量好，特征明显；而视觉检测系统之所以失败，大部分情况是由于图像质量不好，特征不明显引起的；因此，视觉检测系统的好坏标准就是如何获得高质量的图像。在视觉检测系统中，光路系统是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果，光路照明系统按其照射方法可分为背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等；其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像；前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装；结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息；频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。

现今为了提高水果的经济价值，在水果收获后往往需要对其进行称重，并根据大小、甜度、外形优劣等条件进行分选和包装，之后再销售到市场中，而且在其中还会相应地收集该水果的原始数据，从而便于后续对该水果进行跟踪及验证。

果蔬在采摘、分级、包装及运输等过程中容易因碰撞、挤压、振动等原因损伤，不仅会降低果蔬自身外观品质，也会使果蔬易受到真菌或细菌侵入导致果蔬腐烂(如晚疫病、干腐病、软腐病等)，影响其食用安全性。受侵染果蔬在运输、储存等过程中会感染其他正常果蔬，进一步增添受损数量，碰压后果蔬的外表可能会和正常果蔬差别不大，容易混杂，对其内部品质造成潜在危害。

目前，现有技术中已具有使用视觉检测技术应用于果蔬表面检测，以实现对于果蔬检测的功能，但现今应用于果蔬表面检测的视觉检测系统是通用型的技术，即通用领域的技术转用，而没有专门针对果蔬视觉检测的系统，而且由于果蔬形状及自身表面色彩饱和度变化的限制，一般的视觉检测系统容易在被测果蔬的表面形成高亮光斑，这极大的影响了图像的采集及后续的分析检测结果；因此，针对现今应用于果蔬视觉检测系统存在的问题，亟需加以改进。

实用新型内容

(1)要解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，该检测系统旨在解决现有果蔬视觉检测系统受果蔬形状及自身表面色彩饱和度变化的限制，易在被测果蔬的表面形成高亮光斑，影响了图像的采集及后续的分析检测结果的技术问题；该检测系统通过多光谱灯源成像对果蔬的表面进行视觉检测，避免了光线直射产生的光晕，从而提高了信息采集及后续分析检测结果的准确性，实现了高精准性的视觉检测。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了这样一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，该检测系统包括两个左右对称设置且用于对待测果蔬位置进行打光的LED灯组，所述LED灯组的光线照射方向上设置有用于将光线折射至待测果蔬位置的反光板，待测果蔬位置上方还并列地设置有用于对待测果蔬进行表面成像的彩色相机和红外相机，所述彩色相机和红外相机的镜头方向均指向待测果蔬位置；

其中，所述LED灯组由蓝、绿、红、红外四种窄波段且可分别调整光照功率的LED灯珠组成；所述彩色相机有蓝、绿、红、红外四个颜色传感器，并阵列成2*2矩阵。

LED灯组由蓝、绿、红、红外四种窄波段LED灯珠组合而成灯源组，四种窄波段LED灯珠可按照一定功率比例组合，通过其不同程度的叠加，可以得出各种色彩的光，从而得出不用色彩的光并通过反光板折射到待测果蔬表面，实现对不同的待测果蔬进行打光并检测；并且，通过调整各LED灯珠的光照功率得出各种色彩的光，而且通过反光板进行折射，这样避免了光线直射产生的光晕，从而提高信息采集及后续分析检测结果的准确性。

传感器只对相对应的波段光有响应，而对于其他波段的光响应很弱；其中，红外相机只对红外光线有响应，而对其他波段光谱响应很弱，而彩色相机则对蓝、绿、红、红外光线有响应，通过彩色相机和红外相机对待测果蔬进行表面成像，最后可以得到四个波段响应的图谱。从而通过多光谱灯源成像对果蔬的表面进行视觉检测，即利用红外相机对果蔬的轮廓大小进行判断，并利用彩色相机对果蔬的表面缺陷进行检测，从而实现视觉检测，去除表面有瑕疵的果蔬。

优选地，所述彩色相机为bayer格式传感器。

优选地，所述检测系统包括至少两个彩色相机和红外相机。

利用上述技术方案对待测果蔬进行连续视觉检测时，在该系统的底部，通过传输装置将待检测果蔬向前持续传输至该果蔬视觉检测系统底部，即利用传输装置不断地将待检测果蔬传输至该系统的待测果蔬位置，并在行进过程中，通过LED灯组和反光板对待测果蔬打光，以及通过彩色相机红外相机对待测果蔬进行表面成像，从而连续完成对待测果蔬的视觉检测，并可使传输装置持续向前传输，同时对传输装置上的待测果蔬实现连续的视觉检测，利用红外相机判断待测果蔬的轮廓大小，利用彩色相机判断待测果蔬的表面缺陷，去除表面有瑕疵的果蔬。

同时在此过程中，若该检测系统只对一条传输装置通道内的待测果蔬进行检测时，只需要一对红外相机和彩色相机即可，但若同时对好几条传输装置通道内的待测果蔬进行检测时，就需要相应对数红外相机和彩色相机来进行检测，一一对应来检测，即可将多套检测系统进行并联在一起，实现多条通道待测果蔬的检测。

优选地，所述检测系统可两条以上并联使用。

(3)有益效果

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：该检测系统通过多光谱灯源成像对果蔬的表面进行视觉检测，利用调整各LED灯珠的光照功率得出各种色彩的光，并且通过反光板进行折射，并结合红外相机对果蔬的轮廓大小进行判断，结合彩色相机对果蔬的表面缺陷进行检测，这样避免了光线直射产生的光晕，从而提高信息采集及后续分析检测结果的准确性，实现高精准性的视觉检测，进而可有效地去除表面有瑕疵的果蔬。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术中描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种具体实施方式的结构示意图。

附图中的标记为：1-传输装置，2-待测果蔬，3-LED灯组，4-反光板，5-彩色相机，6-红外相机。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本实用新型，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的样式。

实施例1

本具体实施方式为基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，如图1所示，该检测系统包括两个左右对称设置且用于对待测果蔬2位置进行打光的LED灯组3，LED灯组3的光线照射方向上设置有用于将光线折射至待测果蔬2位置的反光板4，待测果蔬2位置上方还并列地设置有用于对待测果蔬2进行表面成像的彩色相机5和红外相机6，彩色相机5和红外相机6的镜头方向均指向待测果蔬2位置；

其中，LED灯组3由蓝、绿、红、红外四种窄波段且可分别调整光照功率的LED灯珠组成；彩色相机5为bayer格式传感器，且有蓝、绿、红、红外四个颜色传感器，并阵列成2*2矩阵，所述红外相机6仅有红外颜色传感器。

LED灯组3由蓝、绿、红、红外四种窄波段LED灯珠组合而成灯源组，四种窄波段LED灯珠可按照一定功率比例组合，通过其不同程度的叠加，可以得出各种色彩的光，从而得出不用色彩的光并通过反光板4折射到待测果蔬2表面，实现对不同的待测果蔬2进行打光并检测。红外相机6只对红外光线有响应，而对其他波段光谱响应很弱，而彩色相机5则对蓝、绿、红、红外光线有响应，通过彩色相机5和红外相机6对待测果蔬2进行表面成像，最后可以得到四个波段响应的图谱。从而通过多光谱灯源成像对果蔬的表面进行视觉检测，即利用红外相机6对果蔬的轮廓大小进行判断，并利用彩色相机5对果蔬的表面缺陷进行检测，从而实现视觉检测，去除表面有瑕疵的果蔬。

工作原理：通过该系统进行连续视觉检测时，在该系统的底部，通过传输装置将待检测果蔬向前持续传输至该果蔬视觉检测系统底部，即利用传输装置不断地将待检测果蔬传输至该系统的待测果蔬2位置，并在行进过程中，通过LED灯组3和反光板4对待测果蔬2打光，以及通过彩色相机5红外相机6对待测果蔬2进行表面成像，从而连续完成对待测果蔬2的视觉检测，并可使传输装置持续向前传输，同时对传输装置上的待测果蔬2实现连续的视觉检测，利用红外相机6判断待测果蔬2的轮廓大小，利用彩色相机5判断待测果蔬2的表面缺陷，去除表面有瑕疵的果蔬。

实施例2

本具体实施方式的果蔬视觉检测系统与上述实施例1系统的结构一致，仅是其由两条检测系统并联组成，利用并联使用的系统同时对两条传输装置通道内的待测果蔬2进行检测时，实现多条通道待测果蔬2的检测。

通过该检测系统多光谱灯源成像对果蔬的表面进行视觉检测，避免了光线直射产生的光晕，从而提高信息采集及后续分析检测结果的准确性，实现高精准性的视觉检测，进而可有效地去除表面有瑕疵的果蔬。

以上描述了本实用新型的主要技术特征和基本原理及相关优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本实用新型的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，其特征在于，该检测系统包括至少两个左右对称设置且用于对待测果蔬(2)位置进行打光的LED灯组(3)，所述LED灯组(3)的光线照射方向上设置有用于将光线折射至待测果蔬(2)位置的反光板(4)，待测果蔬(2)位置上方还并列地设置有用于对待测果蔬(2)进行表面成像的彩色相机(5)和红外相机(6)，所述彩色相机(5)和红外相机(6)的镜头方向均指向待测果蔬(2)位置；

其中，所述LED灯组(3)由蓝、绿、红、红外四种窄波段且可分别调整光照功率的LED灯珠组成；所述彩色相机(5)有蓝、绿、红、红外四个颜色传感器，并阵列成2*2矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，其特征在于，所述彩色相机(5)为bayer格式传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，其特征在于，所述检测系统包括至少两个彩色相机(5)和红外相机(6)。

4.根据权利要求1所述的一种基于多光谱灯源成像的果蔬视觉检测系统，其特征在于，所述检测系统可两条以上并联使用。

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