用于分析物体的方法和设备技术

本发明专利技术提供了一种用于分析至少一个物体的方法，包括至少一个装置，用于捕获所述至少一个物体的图像，和用于产生在所述至少一个图像捕获装置和所述至少一个物体之间的相对相互运动的装置，并且还包括用于处理和分析由所述图像捕获装置捕获的图像。所述相对相互运动包括在所述至少一个物体和所述图像捕获装置之间的相互旋转运动，从而为在基于计算机的图像分析器中的进一步处理和分析建立了在相对于所述图像捕获装置的各种角度位置捕获的所述物体的两幅或更多幅图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于分析物体的方法和设备。更具体地，本专利技术 涉及分析包含在流或产品样本中的物体，其中可以计算和监控作为单 个物体大小和形状的数据以及作为大小分布的公共数据等。
技术介绍
一个配置可以是一连串物体的物体流的实施例是要基本上形成单层或帘幕(curtain)，其中物体由图像处理单元捕获。从EP0348469B1中已知了 一种自动微粒分析方法以及用于执行 该方法的装置，其中可以确定物体的大小分布和所述微粒相对于期望 形状和期望色彩的偏差。所述微粒的样品流到筒仓之外并流到振动板 上，从而生成流动的单层物体帘幕。使得所述微粒落在所述平板边缘 之上。照亮该帘幕并且在至少一个地方记录其画面。然后分析画面， 特别是对于流中的微粒大小分布和相对于期望形状的偏差。与这种分析技术相关的一个缺点在于成像设备仅以二维(2-D) 记录微粒的形状和区域，因此最适合于均匀物体或球体。然而，当分 析非均匀物体时，通过使用这种现有设备，微粒的第三维(与成像平 面正交的维)将仍然在一定程度上不为所知。
技术实现思路
使用本专利技术，现在可以借助于一个图像记录单元以实质上的3维 (3-D )成像和处理物体。这是通过物体的受控扩展和旋转以及控制和 计算在单个物体通过测量空间(measuring volume)时由图像记录单元捕获的所述单个物体的图像的算法而实现的。这些和其它优点可以通过如所附权利要求中限定的专利技术来实现。附图说明下面，通过示例和附图来进一步描述本专利技术，在附图中图1公开了根据本专利技术的3-D成像设备的原理图；图2公开了在图1中公开的设备所捕获的下落物体的实际图像。具体实施例方式可以通过如图1所示的机构来执行3-D成像。这里，将样品注入到一个漏斗1中。然后，通过振动板2馈送样 品并使其落下该板的边缘3。旋转是由于重力作用和馈送器板上的部 分支撑，还由于振动馈送器的移动。在物体滑下馈送器板时，旋转开 始。随后，样品中的物体下落到测量空间中并旋转，在该测量空间中， 成像系统4捕获样品中的物体的多幅图像。典型地，如左侧数字所示 的那样，多次捕获每一单个物体，所述数字标识了下落中的多个物体 之一被捕获的实例。在每一图像中可以有多个不同形状和大小的物体。 通过使用高速成像系统来捕获物体，所述高速成像系统具有高到 足以在物体经过测量空间(或者由照相机覆盖的区域)时给出该物体 的多幅图像(2幅或更多幅图像)的帧速率。通过将物体馈送入测量空间，可以产生物体的旋转。 一种将物体引进测量空间的方法是使用振动馈送器，并且当物体 跌落馈送器的末端时，由于物体的一部分得到了馈送器的支持而物体 的另一部分受到了重力场的影响，所以重力引起了旋转。这将引起旋 转。其他确保获得旋转的方法可以使用某种机械激励设备，其在物体 离开馈送器时作用于所述物体。这可以是位于馈送器出口的振动"带"。其他馈送物体和产生旋转的方法可以使用传送带、气压调节、滑 动系统、通过滚筒馈送等等。在连续图像中编号为l、 2、 3、 4的物体是相同物体，参见图1。 这给出了由于物体的旋转而导致的如图所示的不同投影区域。还参见 图2，其中示出了实际捕获的图像，在连续图像中识别和标识相同物 体。通过使用物理定律，在连续图像中识别每一单个物体。这是通过 使用控制物体的运动的力场的特性以便估计下一位置和在连续图像中 多次识别相同物体而实现的。如果物体具有已知的速度，例如，在传送带上或者在液体槽中等 等，也可以识别该物体。其他进行识别的方式是使成像系统跟随线性运动或旋转运动的物体。为了在物体在重力场中下落时估计在图像区域中的下一位置和 移动，可以使用在测量空间中观测物体时从馈送器开始该物体已经移 动的距离来估计物体已经下落的时间。为此，使用从馈送器到图像的 顶部的距离、图像高度、和图像之间的时间。通过使用全部所述信息， 通过使用物体在当前图像中的位置，可以估计物体在下一图像中将具 有的位置。该方法用于每一新图像和在每一单个图像中观测的全部物 体，以便在物体移动通过测量空间时多次识别每一单个物体。下一位置的计算在时间t内物体下落的距离由下列公式给出从振动馈送器到图像的顶部的距离rw是已知的，图像的高度^y 和图像中像素的数量^ j也是已知的。(对于密度低且直径小的物体，还应当使用考虑到物体的阻力系 数的公式，以便校正距离/时间从而给出更好的估计)。如果在特定像素位置(^"观测物体，则物体已经下落的距离o^ 可以通过下式公式计算<formula>formula see original document page 6</formula>物体已经下落的时间为<formula>formula see original document page 7</formula>我们想要的是估计该物体在照相机在下列时间拍摄的下 一 图像中可能出现的位置G ",其中，A,是两个图像之间的时间并且等于1/FPS，其中FPS是每秒拍 摄的图像数量。作为当前图像(在时间6)中像素位置(^J的函数的、物体在下 一图像中最可能的位置(^)可以表示为加<formula>formula see original document page 7</formula>并且基于力可以计算最可能的像素位置OJ:<formula>formula see original document page 7</formula>这给出了作为前一位置&J的函数的、估计下一位置^J的函数:<formula>formula see original document page 7</formula>例如 ht=0.04 h产0.35 g=9.81pm=1024 fps=50物体的第一次观测，A尸J9通过应用函数/^20力，下一估计值为105，然后通过使用705作 为A/， /^(7^>给出182作为下一估计值，等等。 <formula>formula see original document page 8</formula>由于在第IO次估计时落到图像区域之外(1044>1024)，上表示 出了使用该设置(图像-高度、FPS等)能够观测微粒9次。 用于分析3D物体的算法照相机/帧抓拍器捕获物体的流动/下落单层帘幕的2维图像。对于每一捕获的图像，图像中的所有物体被标识和测量。这是通过扫描图像直到发现物体来实现的。然后，横跨物体的周线，并执行对该单个物体的测量。然后，搜索继续，直到图像中的所有物体被标识和测量。这产生了包含相应图像中每一物体的一个记录的列表，其详细描 述了各个物体。A, =P A丄，~—隨……}其中，索引b等于图像编号且索引ii是物体编号。A，Da，L，......是区域，基于区域的直径，最大长度等等。定义 Az"图^象之间的时间，即，t,和t2之间的时间A 所测量的物体区域D,、 基于区域的直径 义,—max搜寻直径图像编号b2(b、>图像编号bl，前一图像x"1)中心点，在时间ti观测的物体在图像b,中的位置 X(t2〉中心点，在t2=Ar+ t,内已经移动且在图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析至少一个物体的方法，包括至少一个装置，用于捕获所述至少一个物体的图像，和其他装置，用于产生在所述图像捕获装置和所述至少一个物体之间的相对相互运动，　　　　其特征在于，　　　　所述相对相互运动包括在所述至少一个物体和所述图像捕获装置之间的相互旋转运动，从而建立在不同角度位置捕获的所述物体的两幅或更多幅图像，用于基于计算机的图像分析器中的所述物体的进一步处理和分析。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗罗德莱茵霍特，泰耶约恩森，
申请(专利权)人：ANA技术公司，
类型：发明
国别省市：NO[]