一种可消除高反光果蔬表面眩光的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可消除高反光果蔬表面眩光的方法和装置,涉及果蔬分级技术领域，方法包含以下步骤：S1：光源发光；S2：光束整形；S3：偏振调节；S4：待测物散射；S5：散射光偏振滤光；S6：镜头探测器收集；S7：计算机图像采集和处理。装置包括果蔬传输装置、待测果蔬、照明光源、光束整形模块、第一偏振调节模块、第二偏振调节模块以及镜头和图像探测器。通过本发明专利技术的方法及装置，可消除局部亮斑，使果蔬在视场内均匀成像，方便识别表面特征，提高特征识别准确性。确性。确性。

A method and device for eliminating glare on the surface of highly reflective fruits and vegetables

【技术实现步骤摘要】
一种可消除高反光果蔬表面眩光的方法和装置


[0001]本专利技术属于光学检测领域，应用于果蔬分级领域，涉及一种表面光滑(强反光)果蔬分选的视觉系统，具体涉及一种可消除高反光果蔬表面眩光的方法和装置。

技术介绍

[0002]果蔬由于先天和后天因素造成产品质量参差不齐，果蔬分级对于提高产品利用率、减少浪费、方便加工等方面具有重要意义。果蔬的分级前提是对果蔬分级特征的提取，而特征的提取就需要有良好的成像效果，所以针对不同类型的果蔬分级的机器视觉方案就显得尤为重要。
[0003]现有技术中，公开号为CN113751355A的专利申请介绍了一种基于计算机视觉技术的圣女果自动分拣方法及系统，该专利技术方案忽略了圣女果表面反光问题，尤其在识别圣女果缺陷时，算法容易把表面反光产生的局部过曝(眩光)误判为缺陷。同样的，公开号为CN113751355A的专利申请，其用于果蔬分拣的光学系统是使用LED、卤素灯或者激光通过整形照明，使用常规面阵或线阵相机采集待测果蔬的图像，这种方式对表面粗糙(非强镜面反光)的果蔬的图像采集满足要求，而对表面光滑、强反光的果蔬却不适合，因为强反光果蔬的表面会产生局部过曝(眩光)，即在反光表面产生局部亮斑，亮斑的存在影响算法对果蔬特征的提取，容易在特征提取时产生误判。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决果蔬分拣系统中由于光滑果蔬表面定向强反光造成的局部过曝(眩光)问题，该问题的存在不利于算法识别，容易在特征提取时产生误判，影响算法识别准确性，为了便于理解，请参见图1和图2所示，图1是光滑果蔬表面存在局部过曝问题，而通过本专利技术的方法及装置，可消除图中的局部亮斑(如图2所示)，使果蔬在视场内均匀成像，方便识别表面特征，提高特征识别准确性。
[0005]为实现上述功能及目的，本专利技术提供了一种可消除高反光果蔬表面眩光的方法和装置，其技术方案如下：
[0006]首先，方法流程原理图见如3所示。
[0007]其次，装置包括果蔬传输装置、待测果蔬、照明光源、光束整形模块、第一偏振调节模块、第二偏振调节模块以及镜头和图像探测器。
[0008]其中，果蔬传输装置用于承载传输待测果蔬，特别地，优选果蔬传输装置颜色与待测果蔬颜色互为互补色。互补色，即任何两种颜色混合能合成白光，那么一种即为另一种颜色的互补色，互补色选择可参考色相环(如图4所示)，参考色相环优选角度120
‑
180
°
内的一对颜色为互补色。
[0009]照明光源：为成像系统提供光源，照明光源可选卤素光源，进一步优选LED光源以及激光光源。
[0010]光束整形模块：作用是对光分布做调节，根据实际功能要求可能是匀光，匀光方式
可以是散射板导光板，微透镜阵列等；可能是口径整形，扩束缩束等；可能是光源合束等。
[0011]第一偏振调节模块：作用是对照明光源发出的光进行偏振态调节，根据光源类型选择不同的偏振调节模块的类型，如卤素光源和LED光源选择线偏振片，工作波长400
‑
760nm，也可选400
‑
700nm。线偏振片是一种由二向色性材料和玻璃或者高分子透明薄膜胶合而成。线偏振片是起偏器的作用，即把非偏振光变成偏振光，由于透射光的偏振方向始终与偏振片的偏振方向相同，所以通过调节偏振片的偏振方向，即可获得任意角度的偏振光，结合图5所示。
[0012]要求线偏振片透射消光比大于100，进一步优选透射消光比大于500，透射消光比等于线偏振光偏振方向分别平行和垂直入射线偏振片时的透射光强的比值，表征线偏振片对线偏振光的透射和截至的能力。除二向色材料偏振片以外，还可选线性薄膜偏振片，该类型偏振片是根据细长银纳米颗粒对偏振光的选择性透过效应制作而成，优点是损伤阈值高，缺点是价格昂贵。
[0013]照明光是激光光源时选择二分之一波片，由于激光绝大多数本身是线偏振光，线偏振光经过二分之一波片后透射光线仍然是线偏振光，且偏振方向依赖于入射偏振光偏振方向和二分之一波片快轴方向的夹角，二分之一波片仅对入射光线的相位做延迟，并不会消光。
[0014]第二偏振调节模块：第二偏振调节模块优选线偏振片，偏振方向与第一偏振调节模块调节后的偏振光的偏振方向成一定夹角，作用是滤除线偏振照明光经光滑表面的直接反射光，只保留经表面散射出来的非偏振光和非此偏振方向的偏振光，反射表面的局部过曝(眩光)正这部分直接反射光造成的。
[0015]镜头和探测器：用于对目标待测物成像。
[0016]本专利技术可用于圣女果、葡萄、樱桃子、车厘子、油桃、人参果等一些表面光滑反光果蔬的分拣识别。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0018]现有技术在检测识别具有高发光表面时易产生眩光，眩光不利于算法识别，容易产生误判，采用本专利技术的技术方案可有效消除图1中的眩光问题，体现待识别样品本身的图像，消除由于外部干扰造成的图像“失真”，使果蔬在视场内均匀成像，方便识别表面特征，提高特征识别准确性。
附图说明
[0019]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0020]图1是光滑果蔬表面存在局部过曝问题的影像图；
[0021]图2是消除图1中局部亮斑的影像图；
[0022]图3是本专利技术总体方案原理流程图；
[0023]图4是色相环图；
[0024]图5是偏振调节原理图；
[0025]图6是实施例1方案的示意图；
[0026]图7是实施例2方案的示意图；
[0027]图8是激光合束方案示意图；
[0028]图9是多路复用保偏光纤激光合束方案示意图。
[0029]图中标记为：
[0030]101：光源；
[0031]102：导光板；
[0032]103：第一线偏振片；
[0033]104：果蔬传输装置；
[0034]105：待测果蔬；
[0035]106：第二线偏振片；
[0036]107：成像镜头；
[0037]108：传感器；
[0038]109：计算机；
[0039]201：激光合束模块；
[0040]202：二分之一波片；
[0041]203：点激光整形线激光模块；
[0042]204：果蔬传输装置；
[0043]205：待测果蔬；
[0044]206：第三线偏振片；
[0045]207：成像镜头；
[0046]208：传感器；
[0047]209标注的为204运动方向，如示意图方向，可以向左也可以是向右；
[0048]210为计算机；
[0049]301、302、303为激光器；
[0050]304、305、306、307为对应激光器波长的高反射镜；
[0051]308、3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可消除高反光果蔬表面眩光的方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：光源发光；S2：光束整形，包括对光分布做调节，采用匀光、口径整形、扩束缩束或是光源合束方式；S3：偏振调节，包括对照明光源发出的光进行偏振态调节；S4：待测物散射；S5：散射光偏振滤光，包括滤除线偏振照明光经光滑表面的直接反射光，只保留经表面散射出来的非偏振光和非此偏振方向的偏振光；S6：镜头探测器收集；S7：计算机图像采集和处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中包括两块对称放置的光源，其照明均匀性要求为：设成像区域光照强度最大为Emax，最小为Emin，则要求：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述匀光方式为散射板导光板或微透镜阵列。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源为卤素光源或LED光源时，偏振调节采用线偏振片，线偏振片的工作波长400
‑
760nm或400
‑
700nm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述线偏振片透射消光比大于100。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述线偏振片透射消光比大于500。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源为激光光源时，所述照明光偏振采用二分之一波片，反射光滤除采用线偏振片。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述二分之一波片的工作波长包含460
‑
620nm。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光光源包含三束激光，三束激光波长范围分别可选为红光：615
‑
620nm，绿光：530
‑
540nm，蓝光：460
‑
470nm。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述三束激光都为线偏振光，能量配比为红光:绿光:蓝光＝6:3:1。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述三束激光光斑...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏芳坤，余正保，王争，
申请(专利权)人：安徽唯嵩光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：