利用多反射和多角度视图的新型基于颜色的光学分级系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用多反射和多角度视图的新型基于颜色的光学分级系统，该光学分级系统用于对具有不同外部特征的对象进行分级，并且公开了一种用于基于不同的外部特征对对象进行分级的新型基于颜色的光学分级方法。该系统包括：多个高级光学单元以及至少一个主控制器。每个光学单元包括：多个可编程相机、多个光谱光源、多个可调节的镜子/棱镜、镜子/棱镜调节组件，以确保对象的增强的表面分析；至少一个背光罩，以便为在多反射和多角度视图中的捕获对象提供均匀的背光；以及用于处理每个对象的图像的至少一个图像处理单元。由于多个可调节的镜子或棱镜的功能，该系统不仅能够以增强的准确度来识别相应对象的类型或颜色等级，而且还能够基于外部特征如待分析对象的不同大小来对不同对象进行高效的分析。该系统是自动化且准确的颜色分级系统，其不仅能够分析任何对象的所有可能的颜色变化，还能够分析所有其它可能的外部特征。

A new color based optical hierarchical system using multiple reflection and multi angle views

The invention discloses a novel view using the multi reflection and multi angle based on optical color grading system, the optical system for grading classification of objects with different external characteristics, and discloses a method for different external characteristics based on the classification of object model based on optical classification method of color. The system includes a plurality of advanced optical units and at least one main controller. Each optical unit includes a plurality of programmable multi spectral camera, light source, a plurality of adjustable mirror / mirror, prism / prism adjustment assembly, to ensure that the analysis of surface enhanced object; at least one back mask, so as to view the multi reflection and multi angle in the capture provide the backlight on for at least one; and the image processing unit, image processing of each object. Because of the functions of many adjustable mirrors or prisms, the system can not only identify the type or color level of the corresponding objects with enhanced accuracy, but also analyze different objects based on external features, such as the size of the objects to be analyzed. The system is an automatic and accurate color grading system. It can not only analyze all possible color changes of any object, but also analyze all other possible external features.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用多反射和多角度视图的新型基于颜色的光学分级系统
本专利技术整体上涉及用于将对象(object，物体)分级的光学分级系统和方法，并且具体地，涉及一种用于将具有不同外部特征的对象分级的新型基于颜色的光学分级系统以及一种用于将对象分级的新型基于颜色的光学分级方法。
技术介绍
在人们的日常生活中，常常会遇到要从一组给定数量的具有不同颜色或代表性颜色或色调的对象中选择任何对象的需求。对于符合一定分级的对象，非常有必要对其颜色具有较高商业价值的任何对象进行分级。颜色分级被广泛地用于表征各种天然对象或人造对象如宝石、珠宝等。具有天然颜色变化的对象可以是不同的农产品诸如谷物、不同的坚果、水果、蔬菜等，或者人造对象诸如加工食品等，并根据其颜色、长度、分级粒径(cutsize)和缺陷数据等对上述对象进行分级，而且使用某种分类机或分级机对上述对象进行分级是公知的处理。通常，将待分级的对象保持在移动的传送机上并传递至光学分级系统或检查系统，待分级的对象在此被自动分级或分类，然后根据产品的某些期望特征对这些对象进行收集，并且这些期望特征最常见的是对象的颜色变化及其它外部特征。对于不同对象的颜色分级/分类，该光学分级系统根据颜色和强度变化而与由单个对象反射的光的颜色和光强相关。因此，光学分级系统应能够显著地识别、检查颜色变化。在待分级的对象放置在移动的传送机上并且以高速或变化的速度对其进行传送的情况下，当对象经过光学分级系统时，待基于大小、形状、颜色、表面特征分级的对象的类型的变化、传送机上的对象的振动和时而的滚动会造成观察距离和观察角度的变化，因此很难产生恒定的信号，这会导致不良的颜色分级，并且由于当前颜色分级系统无法高效地详细观察对象以便检测颜色变化、表面缺陷/损伤等，因此这种分级不良的对象在商业上价值较低。为了克服这些缺点，已经开发出一些专利技术来提供不同的光学分级系统。顺便提及，专利技术名称为“基于投影几何的激光测距成像系统(Laserrangeimagingsystembasedonprojectivegeometry)”的专利文献1(美国专利No.4979815)公开了用于通过观察对象表面上的照射(illuminated，照明的、照亮的)光束来产生对象表面区域的距离图像的装置和方法。在此，通过将基本上平面的光束投射到表面上来沿着光带照射表面。观察照射光束并将其转换成生成对象的距离图像的图像。通过在扫描对象的同时使对象移动来形成对象的三维(3D)图像。通过仅测量俯视图和剖面图，特别是当对象具有非常不规则的形状时，体积估算也可能会不准确。通过使用位于移动的对象上方的平面光束，仅对象的面向捕获装置的可见部分可以被检测，由此形成二维图像。对象的诸如以下的部分对于捕获装置而言将是不可见的，因此会在捕获的图像中显示为空白，所述部分为未在捕获装置的视点的视线内的表面部分以及对象的所有面向下的部分。这导致测量中的不确定性增加，并且因此上述装置和相关方法无法提供准确的颜色分级。专利技术名称为“用于确定对象的体积、形状和重量的装置和方法(Apparatusandmethodfordeterminingthevolume,formandweightofobjects)”的专利文献2(美国专利No.5184733)包括线扫描相机，该线扫描相机记录对象的俯视图并且同时通过位于传送机侧面处的固定支架上的镜子记录对象的剖视图。根据这些数据确定对象的宽度和高度。因此，对象的合成图像由许多截面组成，该合成图像中的对象具有在每个截面中的被测量对象的宽度和最大厚度。通过仅确定对象的宽度和高度，特别是当对象具有不规则结构时，误差可能非常高，这会导致低效的对象颜色分级。在专利文献1和2中，从侧视图获得的图像的准确度并不足以有效地对对象进行颜色分级。专利技术名称为“基于机器视觉技术的对虾品质检测及分类装置(Prawnsqualitydetectingandclassifyingdevicebasedonmachinevisiontechnology)”的专利文献3(中国专利公开号CN103056111)公开了一种机器视觉技术，该机器视觉技术包括固定在传送带上方的照明箱顶端的单个相机，并且白色不平滑涂层涂覆在照明箱的内壁上。光源向上照射，并且通过内壁的白色涂层反射到对虾的表面，由此仅捕获对象的俯视图。仅捕获对象的一个侧面的单个相机和光源无法提供准确的对象等级。为了有效的颜色分级，必须从所有侧面清楚地观察对象，以便获知甚至更小的颜色缺陷。专利文献4是我们之前提交的名称为“用于使小尺寸的不规则对象分级的改进的机器及其方法(Animprovedmachineforgradingsmallsizedirregularobjectsandaprocessthereof)”的专利申请(WIPO公开号WO2015128872)公开了一种分级机，该分级机包括具有多波长照明系统的成像系统，以用于对感兴趣的任何小尺寸、不规则或不均匀的对象的表面性质进行提取，并且分级机还具有多视觉透明托盘组件，该多视觉透明托盘组件具有透明杯，以便在一个杯中容纳一个对象。这些成像系统被编程为使得它们能够看到单个杯中的单个给定对象的多个侧面，以确定该对象的类别，但是所公开的分级机由于缺乏分别用于每个对象的镜子/棱镜或多个可编程相机，而无法判定(decide，决定、判断)多角度视图和多反射，因此这表明了技术进一步发展的巨大机会。由于捕获对象的多反射和多角度视图中所涉及的复杂性，甚至在使用多个相机来三维地观察对象之后，当前系统仍无法根据不同的外部特征对感兴趣的对象进行有效的分级，其中所述不同的外部特征包括尺寸、形状、颜色变化、表面特征如表面缺陷/损伤(诸如水渍、油渍)、表面性质或任何其它特征。因此，为了现有光学分级系统的进一步发展，要求其简单、容易安装在任何分级系统中，并且根据不同的外部特征，利用对对象的基于多反射和多角度图的分析，准确地处理大范围的对象的颜色分级，以有效地将对象分级。因此，非常希望提供一种利用多反射和多角度视图的新型基于颜色的光学分级系统，以用于在单次通过(pass，机器的一次操作、一次完整的工作循环)中准确地将不同类型的对象分级成多个等级，该光学分级系统简单、便携且易于安装在任何分级机中，并且还提供一种新型基于颜色的光学分级方法，该方法用于在单次通过中快速且准确地将不同类型的对象分级成多个等级，以提高任何分级机的效率，从而避免现有光学分级系统的所有上述缺点。
技术实现思路
鉴于上述现有光学分级系统和相关方法存在的不足之处，本专利技术构思通过提供一种用于分级对象的利用多反射和多角度视图的新型基于颜色的光学分级系统以及一种用于分级对象的新型基于颜色的光学分级方法来克服现有的所述缺点。本专利技术主要聚焦于腰果，但不限于腰果仁，其中腰果的形状在侧面是弯曲的并且在其颜色表面性质方面可能具有许多变化。由于腰果的形状是弯曲的，因此皮壳有时保持附着在腰果的侧部，而且目前的光学检查技术通常检测不出来。这会影响腰果的出口质量，因为出口标准规定约5％或以上的带有皮壳的腰果会被拒绝出口。因此，极为重要的是，要分析腰果及其它任何规则或不规则对象的基于多反射和多角度的视图，以获得准确的颜色等级，从而满足出口质量标准。本专利技术提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用多反射和多角度视图的新型基于颜色的光学分级系统，所述光学分级系统用于对具有不同外部特征的对象进行分级，所述光学分级系统包括：多个高级光学单元，所述多个高级光学单元放置在平坦的透明传送机的上方和下方，所述传送机是形成多个托盘的多个托盘的布置，其中，每个托盘都是多个平坦的透明表面的组合体，所述平坦的透明表面具有用于在单个平坦的透明表面中的预定位置处的单个对象的多视觉能力；以及至少一个主控制器；其中，始终保持多个所述高级光学单元在所述传送机上方和下方的布置，以便恰好提供两个所述高级光学单元来覆盖待分级的每个对象的顶侧和底侧；并且其中，每个高级光学单元包括：‑多个可编程相机，所述多个可编程相机放置在距所述平坦的透明表面一定距离处，并且所述多个相机适于以不同的电磁光谱频率捕获每个对象的不同视图，并且获得所述平坦的透明表面的适当焦点；‑多个镜子/多个棱镜，所述多个镜子/多个棱镜用于将从每个对象的侧面反射的光重新定向至所述相机，这使得所述多个相机能够捕获所述对象的基于多反射和多角度的视图，以分析所述对象，并且所述多个镜子/棱镜还使得所述相机能够获得所述多个镜子/棱镜和所述对象的反射的适当焦点；‑至少一个镜子/棱镜调节组件，所述至少一个镜子/棱镜调节组件用于调节所述多个镜子或多个棱镜相对于所述对象在所述平坦的透明表面上的位置的角度；用于根据多个对象的大小变化来调节所述镜子/棱镜；以及用于改变所述镜子/棱镜距所述平坦的透明表面的竖直距离或水平距离；‑多个光谱光源，所述多个光谱光源用于以不同的电磁光谱频率照射所述对象的每个侧面，其中所述光谱光源与所有的所述相机相关，并且所述光源是闪光型照明或持续型照明，并且一些所述光源通过一些相应的相机触发，而另一些光源按照需求被关断；‑至少一个背光罩，所述至少一个背光罩恰好放置在每个高级光学单元的相对面，其中，每个所述背光罩被以使得在每个所述背光罩和每个高级光学单元之间都存在有至少一个平坦的透明表面的方式布置在所述光学分级系统中，以便为基于多反射和多角度的视图中的捕获对象提供均匀的背光，并且所述背光罩包括多色、闪烁或不闪烁的背光件，其中，所述背光罩可选地覆盖有漫射片，所述漫射片适于根据所述对象的不同特征改变所述片的颜色；以及‑至少一个图像处理单元，所述至少一个图像处理单元用于处理由所述相机拍摄的、所述对象的基于多反射和多角度的视图；其中所述多个相机、所述多个光谱光源、所述多个能调节的镜子/多个能调节的棱镜、所述镜子调节组件、所述背光罩和所述图像处理单元协同工作，以确保所述对象的增强的表面分析，并且此外，其中所述高级光学单元通过使用来自多个角度的多次反射来增强所述对象的包括来自不同侧面的侧向照明的侧向特征，以使所述多个相机能够根据所有侧视图以及还根据俯视图和仰视图来分析所述对象，以便对所述对象进行准确且完整的分析；其中，所述光学分级系统的所述主控制器智能地记忆每个所述对象落在每个托盘的每个平坦的透明表面上的位置，并且基于接收自对应的每个高级光学单元的每个图像处理单元的输入，通过将所述输入与预定数据进行比较来判定每个所述对象的最终等级。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 IN 1719/CHE/20151.一种利用多反射和多角度视图的新型基于颜色的光学分级系统，所述光学分级系统用于对具有不同外部特征的对象进行分级，所述光学分级系统包括：多个高级光学单元，所述多个高级光学单元放置在平坦的透明传送机的上方和下方，所述传送机是形成多个托盘的多个托盘的布置，其中，每个托盘都是多个平坦的透明表面的组合体，所述平坦的透明表面具有用于在单个平坦的透明表面中的预定位置处的单个对象的多视觉能力；以及至少一个主控制器；其中，始终保持多个所述高级光学单元在所述传送机上方和下方的布置，以便恰好提供两个所述高级光学单元来覆盖待分级的每个对象的顶侧和底侧；并且其中，每个高级光学单元包括：-多个可编程相机，所述多个可编程相机放置在距所述平坦的透明表面一定距离处，并且所述多个相机适于以不同的电磁光谱频率捕获每个对象的不同视图，并且获得所述平坦的透明表面的适当焦点；-多个镜子/多个棱镜，所述多个镜子/多个棱镜用于将从每个对象的侧面反射的光重新定向至所述相机，这使得所述多个相机能够捕获所述对象的基于多反射和多角度的视图，以分析所述对象，并且所述多个镜子/棱镜还使得所述相机能够获得所述多个镜子/棱镜和所述对象的反射的适当焦点；-至少一个镜子/棱镜调节组件，所述至少一个镜子/棱镜调节组件用于调节所述多个镜子或多个棱镜相对于所述对象在所述平坦的透明表面上的位置的角度；用于根据多个对象的大小变化来调节所述镜子/棱镜；以及用于改变所述镜子/棱镜距所述平坦的透明表面的竖直距离或水平距离；-多个光谱光源，所述多个光谱光源用于以不同的电磁光谱频率照射所述对象的每个侧面，其中所述光谱光源与所有的所述相机相关，并且所述光源是闪光型照明或持续型照明，并且一些所述光源通过一些相应的相机触发，而另一些光源按照需求被关断；-至少一个背光罩，所述至少一个背光罩恰好放置在每个高级光学单元的相对面，其中，每个所述背光罩被以使得在每个所述背光罩和每个高级光学单元之间都存在有至少一个平坦的透明表面的方式布置在所述光学分级系统中，以便为基于多反射和多角度的视图中的捕获对象提供均匀的背光，并且所述背光罩包括多色、闪烁或不闪烁的背光件，其中，所述背光罩可选地覆盖有漫射片，所述漫射片适于根据所述对象的不同特征改变所述片的颜色；以及-至少一个图像处理单元，所述至少一个图像处理单元用于处理由所述相机拍摄的、所述对象的基于多反射和多角度的视图；其中所述多个相机、所述多个光谱光源、所述多个能调节的镜子/多个能调节的棱镜、所述镜子调节组件、所述背光罩和所述图像处理单元协同工作，以确保所述对象的增强的表面分析，并且此外，其中所述高级光学单元通过使用来自多个角度的多次反射来增强所述对象的包括来自不同侧面的侧向照明的侧向特征，以使所述多个相机能够根据所有侧视图以及还根据俯视图和仰视图来分析所述对象，以便对所述对象进行准确且完整的分析；其中，所述光学分级系统的所述主控制器智能地记忆每个所述对象落在每个托盘的每个平坦的透明表面上的位置，并且基于接收自对应的每个高级光学单元的每个图像处理单元的输入，通过将所述输入与预定数据进行比较来判定每个所述对象的最终等级。2.根据权利要求1所述的新型基于颜色的光学分级系统，其中，在所述相机之间存在相关性，所述相机通过使用每个所述对象的基于多反射和多角度的视图分析在所收集的所有数据之间建立相关性；并且其中，每个所述相机都会获知每个镜子/棱镜的确切方向和位置，以在通过由镜子/棱镜使从所述对象的侧面反射的光重新定向而获取的图像之间建立相关性；每个所述光谱光源与所有的所述相机相关，并且能够是闪光型照明、持续型照明，并且一些光谱光源能够通过一些相应的相机触发，而另一些光谱光源能够根据应用被关断；根据需求，单个的所述光谱光源聚焦于所述多个镜子/棱镜，或所述多个光谱光源聚焦于单个镜子。3.根据权利要求1所述的新型基于颜色的光学分级系统，其中，每个高级光学单元与所述新型基于颜色的光学分级系统的所有高级光学单元相关，以便在单次通过中利用用于分级多个对象的多反射和多角度视图将对象分级成多个等级。4.根据权利要求1所述的新型基于颜色的光学分级系统，其中，由于所述相机、多个光谱光源、多个能调节的镜子/棱镜和所述背光罩的协同功能，并且由于每个对象的基于多反射和多角度的视图，所述系统通过多个高级光学单元识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：维亚普尔·阿努普，克里希纳穆尔蒂·萨西塞卡尔，
申请(专利权)人：纳诺皮克集成软件解决方案私人有限公司，
类型：发明
国别省市：印度,IN