一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置和方法，屬于圖像采集技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]多光譜圖像技術(shù)(Mult1-spectral Imagine Technology)是一種無損檢測技術(shù)，是多通道光譜成像技術(shù)的簡稱，其技術(shù)途徑是通過圖像采集設(shè)備在可見光范圍內(nèi)采集拍攝現(xiàn)場的多個通道光譜信息，進而用算法估計其光譜，實現(xiàn)顏色準(zhǔn)確再現(xiàn)的目的。多光譜圖像包含空間、輻射、波譜信息，具有圖譜合一的特點，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，快速獲取具有波段數(shù)多、帶寬窄、空間分辨率高、信息冗余度低和數(shù)據(jù)存儲量適中的多光譜圖像成為需要，這樣的多光譜圖像具有足夠的光譜分辨率和空間分辨率，能夠有效地區(qū)分和識別目標(biāo)，同時又避免了高光譜圖像信息冗余度高、數(shù)據(jù)存儲量大、處理復(fù)雜的缺點。
[0003]國內(nèi)外對多光譜圖像技術(shù)在家禽方面的應(yīng)用也有了一定的研究，但大多是針對家禽后期圖像處理(家禽肉質(zhì)檢測、肉質(zhì)分級、食品安全等方面)的研究，而對家禽多光譜圖像采集的方法以及裝置研究甚少，有待填補空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置和方法，實時采集大小適合、完整、清晰、精確的家禽多光譜圖像。
[0005]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置，包括:箱體、輸送鏈、位于箱體內(nèi)部的多個圖像采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及微調(diào)裝置，所述箱體的側(cè)壁上形成有供輸送鏈通過的窗口 ；每個圖像采集系統(tǒng)均包括:數(shù)字相機、設(shè)置于數(shù)字相機鏡頭前的濾光片、位于數(shù)字相機上方的光電開關(guān)、用于采集光電開關(guān)信號的數(shù)據(jù)采集卡以及為光電開關(guān)供電的電源，相鄰的圖像采集系統(tǒng)之間通過向輸送鏈方向凸起的電路箱分隔開，所述電源安裝于電路箱內(nèi)；所述控制系統(tǒng)由工控機組成，所述圖像采集系統(tǒng)與工控機之間通過控制電路實現(xiàn)電連接以實現(xiàn)圖像存儲；所述數(shù)字相機和光電開關(guān)安裝于微調(diào)裝置上。家禽逐一運行到各個光電開關(guān)機數(shù)字相機的鏡頭前，實現(xiàn)多光譜采集，采集到的圖像具體、清晰，有利于后期圖像處理與識別。
[0006]優(yōu)選地，前述圖像采集系統(tǒng)為3個，濾光片的波長分別為420nm、506nm及720nm。這樣一來，利用數(shù)字相機和不同波長的濾光片，用三種不同波段照射采集物(家禽)以實現(xiàn)多光譜圖像拍攝。
[0007]更優(yōu)選地，前述箱體內(nèi)的拍攝背景為黑色，與待采集的家禽顏色差異較大，從而防止背景對后期圖像識別產(chǎn)生干擾。
[0008]為了確保采集效果，前述箱體內(nèi)的濾光片旁還安裝有多個LED燈，所述LED燈也安裝于微調(diào)裝置上。
[0009]具體地，前述光電開關(guān)的型號為E18-D50N，集發(fā)射與接收于一體的的漫反射式紅外避障光電傳感器。
[0010]更具體地，前述數(shù)據(jù)采集卡為研華USB-4716采集卡。
[0011]進一步地，前述數(shù)字相機型號為MVC1300 SAM /C -GE60-N00。
[0012]更進一步地，前述微調(diào)裝置包括:頂座、底座、上下微調(diào)滑塊、上下微調(diào)螺桿、上下鎖緊螺釘、前后微調(diào)螺桿及前后鎖緊螺母，所述頂座和底座之間通過滑桿連接，所述上下微調(diào)螺桿連接于上下微調(diào)滑塊的底部，所述上下微調(diào)滑塊在上下微調(diào)螺桿的操作下能夠沿滑桿上下滑動并通過上下鎖緊螺釘與滑桿鎖緊；所述前后微調(diào)螺桿位于底座下方，通過前后鎖緊螺母將微調(diào)裝置與箱體固定連接，所述數(shù)字相機和光電開關(guān)安裝于上下微調(diào)滑塊上。這樣就能夠?qū)?shù)字相機和光電開關(guān)在上下、前后方向進行無級調(diào)節(jié)，從而能夠得到更加準(zhǔn)確的拍攝距離和更高質(zhì)量的拍攝效果。
[0013]此外，前述微調(diào)裝置上還設(shè)置有控制數(shù)字相機視口大小的遮光板，從而控制拍攝圖片的大小，確保一張照片中僅顯示一個家禽胴體，減少后期處理的繁瑣。
[0014]本發(fā)明的圖像數(shù)字定向采集裝置的工作原理如下:當(dāng)輸送鏈將家禽輸送到光電開光前方時，家禽遮擋住光電開關(guān)的紅外光束，則光電開關(guān)啟動，數(shù)字采集卡數(shù)字量輸入端采集到光電開關(guān)發(fā)出的高低電平信號，由光電開關(guān)與數(shù)字相機之間的距離結(jié)合家禽輸送線的速度確定定時時間t后，數(shù)字量輸出端輸出高低電平信號給數(shù)字相機觸發(fā)輸入端，程序中數(shù)字相機設(shè)置為外觸發(fā)下降沿單幀采集模式，當(dāng)數(shù)字相機觸發(fā)輸入端檢測到有下降沿觸發(fā)信號時，利用基于Visual C++的visual stud1 2008的開發(fā)工具編程實現(xiàn)數(shù)字相機采集圖像顯示并存儲。家禽逐一運行到各個光電開關(guān)及數(shù)字相機鏡頭前，由不同波長(波長分別為420nm、506nm、720nm)的濾光片實現(xiàn)多光譜圖像，一次采集一張家禽胴體表面圖像，繼而實時地將三張圖片通過千兆網(wǎng)線傳給控制系統(tǒng)顯示并存儲。
[0015]同時，本發(fā)明還公開了利用前述的一種家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置進行定向采集的采集方法，包括如下步驟:
51、調(diào)試:在使用該裝置前，先對其進行調(diào)試，使數(shù)字相機相對家禽的位置合適；啟動輸送鏈?zhǔn)辜仪葸\行到各個數(shù)字相機以及光電開關(guān)前，利用微調(diào)裝置調(diào)節(jié)數(shù)字相機以及光電開關(guān)相對于家禽的前后、上下距離，確保數(shù)字相機以及光電開關(guān)相對家禽的位置合適；
52、啟動流水線:輸送鏈將家禽自箱體側(cè)壁的窗口處輸送進家禽多光譜圖像定向采集裝置的箱體中；
53、圖像米集:家禽隨著輸送鏈移動到光電開關(guān)以及數(shù)字相機前方時，光電開關(guān)工作，觸發(fā)數(shù)字相機，數(shù)字相機與相應(yīng)波長濾光片同時作用，拍出相應(yīng)波長的圖像，隨著輸送鏈的運行，家禽每經(jīng)過一個光電開關(guān)以及數(shù)字相機時都會得到對應(yīng)波長的數(shù)字圖像，這樣就得到了 3個不同波長的多光譜圖像；
54、顯示及存儲圖像:工控機利用OpenCV編程實現(xiàn)數(shù)字相機的圖像顯示以及存儲。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置利用多臺數(shù)字相機以及不同波長的濾光片，用三種不同波段(400nm-1000nm波段)照射采集物(家禽)以實現(xiàn)多光譜圖像拍攝，實時采集大小適合、完整、清晰、精確的家禽多光譜圖像；利用此裝置的采集方法操作簡單、干擾物少、容易實現(xiàn)，可以獲得高質(zhì)量家禽多光譜圖像，便于以后對家禽進行表面污物檢測、重量分級、肉質(zhì)檢測、產(chǎn)品質(zhì)量檢測等等加工處理，不僅節(jié)約了用多光譜相機的成本，而且具有衛(wèi)生安全、高效、快捷、便利等特點，這與現(xiàn)今所追求的生態(tài)環(huán)保、節(jié)約資源等觀點不謀而合。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置的一個優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1所示實施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置的原理示意圖；
圖4是圖1所示實施例中微調(diào)裝置的前視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖1所示實施例中微調(diào)裝置的后視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、輸送鏈，2、家禽，3、電源，4、濾光片，5、光電開關(guān)，6、微調(diào)裝置，7、工控機，8、控制電路，9、遮光板，10、數(shù)字相機，11、LED燈，12、箱體，13、電路箱，14、頂座，15、底座，16、上下微調(diào)滑塊，17、上下微調(diào)螺桿，18、上下鎖緊螺釘，19、前后微調(diào)螺桿，20、前后鎖緊螺母，21、滑桿。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0020]參見圖1和圖2，本發(fā)明的家禽多光譜圖像數(shù)字定向采集裝置，包括:箱體12、輸送鏈1、位于箱體12內(nèi)部的多個圖像采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及微調(diào)裝置6。其中，輸送鏈1為環(huán)形流水線，箱體12的側(cè)壁上形成有供輸送鏈1通過的窗口，輸送鏈1將采集物(家禽2)依次輸送至各個圖像采集系統(tǒng)處以進行圖像采集。
[0021]如圖1所示，每個圖像采集系統(tǒng)均包括:數(shù)字相機10、設(shè)置于數(shù)字相機10鏡頭前的濾光片4、位于數(shù)字相機10上方的光電開關(guān)5、用于采集光電開關(guān)5信號的數(shù)據(jù)采集卡以及為光電開關(guān)5供電的電源3，相鄰的圖像采集系統(tǒng)之間通過向輸送鏈1方向凸起的電路箱13分隔開，從而防止圖像采集系統(tǒng)彼此之間發(fā)生干擾，電源3安裝于電路箱13內(nèi)。當(dāng)輸送鏈1將家禽2輸送到光電開光5處時，家禽2遮擋住光電開關(guān)5的紅外光束，光電開關(guān)5感應(yīng)到家禽2的出現(xiàn)，從而快速觸發(fā)處于光電開關(guān)5下方的數(shù)字相機10對當(dāng)前的家禽2進行圖像拍攝。
[0022]在本實施例中，圖像采集系統(tǒng)為3個，各濾光片4的波長分別為420nm、506nm及720nm。需要注意的是，本裝置可以根據(jù)需要，通過濾光片4+數(shù)字相機10的方式采集任意波長及任意多個多光譜圖片，不限于3個。這樣一來，利用數(shù)字相機10和不同波長的濾光片4，用三種不同波段照射采集物(家禽2)以實現(xiàn)多光譜圖像拍攝。光電開關(guān)5的型號為E18-D50N，它是利用被檢測物對光束的遮擋進行檢測，集發(fā)射與接收于一體的的漫反射式紅外避障光電傳感器，檢測距離可以根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)；數(shù)據(jù)采集卡選用研華USB-4716采集卡，具有數(shù)字量輸入輸出功能、定時器功能，可實時調(diào)節(jié)時間數(shù)據(jù)采集t ;數(shù)字相機10型號為MVC1300 SAM /C -GE60-N00，具有兩種工作模式