基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置的製作方法

2023-08-06 10:56:41

專利名稱：基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置的製作方法
技術領域：
基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置屬於利用光學手段進行測量和分析的技術領域。
背景技術：
板材是基本的木材工業產品，它是家具建材行業的主要生產原料，不同品種的板材其木材材性、物理性能及價格差別很大。黑龍江省具有豐富的森林資源，木材工業是全省經濟建設的重要產業，因此，對板材材種的正確識別至關重要。傳統的人工識別法效率較低，容易受到人為主觀因素的幹擾。近年來發展的計算機圖像處理法利用彩色攝像機採集 木材表面圖像，利用數字圖像處理技術進行板材種類識別。提取的分類特徵包括板材顏色特徵或者基於統計特性的圖像紋理特徵。這類圖像處理的分類識別方法具有較高的效率及分類識別精度，適用於板材工業生產的大批量快速分類識別要求。雖然現有的圖像處理法提高了材種識別的準確性及效率，但是仍然具有一定的局限性。這主要是考慮使用木材的顏色特徵例如顏色矩特徵進行木材種類分類識別時，經常會遇到不同樹種的顏色相近性問題，這將導致分類識別誤差產生。另外，在使用板材紋理特徵進行分類時，經常遇到紋理分布的嚴重不規則性，這也將使分類識別產生較大誤差。
發明內容為了解決上面的問題，本實用新型設計了一種基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置；該裝置包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統，利用不同材種在近紅外波長光線照射下具有的不同反射/透射特性，加裝某一種模式可分性較好的近紅外波段的窄帶光學濾光片，以增強不同材種圖像的顏色對比度/差異性，從而提高材種顏色分類識別的精確性。本實用新型的目的是這樣實現的基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統；所述圖像式位移測量系統包括能夠隨工作檯在導軌上運動的光學標尺，以及在光學標尺上方，保持靜止狀態的縱向讀數CCD和橫向讀數CCD，縱向讀數CCD和橫向讀數CCD感光面垂直於光軸，對光學標尺準焦成像，得到的圖像數據經接口電路輸送到計算機進行處理；所述圖像式自動調焦瞄準系統包括具有兩個開孔且以穿過圓心且垂直盤面所在直線為轉軸的旋轉圓盤、成像光學系統以及瞄準CCD，旋轉圓盤、成像光學系統和瞄準CCD相對靜止，並一起沿圖像式自動調焦瞄準系統光軸方向移動，使瞄準CCD準焦接收穿過旋轉圓盤上開孔的來自與導軌方向平行放置的被測物表面的反射光線。上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述的光學標尺為二維標尺。上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述的旋轉圓盤的兩個開孔連線穿過旋轉圓盤的圓心，且到圓心的距離相等。上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述圖像式自動調焦瞄準系統還包括光源、孔徑光闌、調焦裝置以及步進電機，光源發射的光線經過孔徑光闌以及相應光學系統調整後變成平行光，穿過工作檯經成像光學系統由瞄準CCD成像；得到的圖像經接口電路輸送給計算機，並由計算機驅動步進電機控制調焦裝置，調整旋轉圓盤、成像光學系統以及瞄準CCD所組成的系統，使瞄準CCD對被測物準焦成像。上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述旋轉圓盤的兩個開孔第一開孔為通孔，第一開孔上面的成像光學系統以及瞄準CXD分別為可見光成像光學系統和彩色CCD ；第二開孔配有窄帶近紅外光學濾光片，第二開孔上面的成像光學系統以及瞄準CXD分別為近紅外成像光學系統和黑白(XD。由於本實用新型採用圖像式位移測量系統和圖像式自動調焦瞄準系統的組合形式，並在圖像式自動調焦瞄準系統中同時採用了可見光波段和近紅外波段的瞄準CCD及濾光片；使得該裝置可以增強不同材種圖像的顏色對比度/差異性，從而有可能提高材種顏色分類識別的精確性。

圖I是基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置總體結構圖。圖2是開有兩個孔的旋轉圓盤示意圖。圖3是自動調焦瞄準系統結構簡圖。圖中I光學標尺、2縱向讀數CXD、3橫向讀數CXD、4瞄準CXD、5被測物、6工作檯、7導軌、8成像光學系統、9旋轉圓盤、10接口電路、11計算機、12光源、13孔徑光闌、14調焦裝置、15步進電機。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型具體實施例作進一步詳細描述。圖I是本實用新型基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置總體結構圖，該裝置包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統；所述圖像式位移測量系統包括能夠隨工作檯6在導軌7上運動的光學標尺1，以及在光學標尺I上方，保持靜止狀態的縱向讀數CCD2和橫向讀數CCD3，縱向讀數CCD2和橫向讀數CCD3感光面垂直於光軸，對光學標尺I準焦成像，得到的圖像數據經接口電路10輸送到計算機11進行處理；所述圖像式自動調焦瞄準系統包括具有兩個開孔且以穿過圓心且垂直盤面所在直線為轉軸的旋轉圓盤9、成像光學系統8以及瞄準(XD4，旋轉圓盤9、成像光學系統8和瞄準(XD4相對靜止，並一起沿圖像式自動調焦瞄準系統光軸方向移動，使瞄準CCD4準焦接收穿過旋轉圓盤9上開孔的來自與導軌7方向平行放置的被測物5表面的反射光線；在準焦的過程中，被測物5放置在工作檯6上，並保持靜止狀態；而測量的過程中，被測物5要隨著工作檯6 —起在導軌上運動。上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述的光學標尺I為二維標
尺。、[0023]上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述的旋轉圓盤9的兩個開孔連線穿過旋轉圓盤9的圓心，且到圓心的距離相等，如圖2所示，圖中帶陰影的圓孔表示配置有窄帶近紅外光學濾光片；另一個圓孔表示為通孔。上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述圖像式自動調焦瞄準系統還包括光源12、孔徑光闌13、調焦裝置14以及步進電機15，光源12發射的光線經過孔徑光闌13以及相應光學系統調整後變成平行光，穿過工作檯6經成像光學系統8由瞄準(XD4成像；得到的圖像經接口電路10輸送給計算機11，並由計算機驅動步進電機15控制調焦裝置14，調整旋轉圓盤9、成像光學系統8以及瞄準(XD4所組成的系統，使瞄準(XD4對被測物5準焦成像，自動調焦瞄準系統結構簡圖如圖3所示。上述基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，所述旋轉圓盤9的兩個開孔第一開孔為通孔，第一開孔上面的成像光學系統8以及瞄準(XD4分別為可見光成像光學系統和彩色CCD ;第二開孔配有窄帶近紅外光學濾光片，第二開孔上面的成像光學系統8以及 瞄準CCD4分別為近紅外成像光學系統和黑白CCD ;在準焦和測量的過程中，旋轉旋轉圓盤9，分別使被測物5、旋轉圓盤9的第一開孔中心、與該開孔所對應的成像光學系統8中心以及瞄準(XD4在一條直線上；被測物5、旋轉圓盤9的第二開孔中心、與該開孔所對應的成像光學系統8中心以及瞄準(XD4在一條直線上。
權利要求1.基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，其特徵在於包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統； 所述圖像式位移測量系統包括能夠隨工作檯(6)在導軌(7)上運動的光學標尺(1)，以及在光學標尺(I)上方，保持靜止狀態的縱向讀數CXD (2)和橫向讀數CXD (3)，縱向讀數CXD (2)和橫向讀數CXD (3)感光面垂直於光軸，對光學標尺(I)準焦成像，得到的圖像數據經接口電路(10)輸送到計算機(11)進行處理； 所述圖像式自動調焦瞄準系統包括具有兩個開孔且以穿過圓心且垂直盤面所在直線為轉軸的旋轉圓盤(9)、成像光學系統(8)以及瞄準CXD (4)，旋轉圓盤(9)、成像光學系統(8)和瞄準CXD (4)相對靜止，並一起沿圖像式自動調焦瞄準系統光軸方向移動，使瞄準CXD(4)準焦接收穿過旋轉圓盤(9)上開孔的來自與導軌(7)方向平行放置的被測物(5)表面的反射光線。
2.根據權利要求I所述的基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，其特徵在於所述的光學標尺(I)為二維標尺。
3.根據權利要求I所述的基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，其特徵在於所述的旋轉圓盤(9)的兩個開孔連線穿過旋轉圓盤(9)的圓心，且到圓心的距離相等。
4.根據權利要求I所述的基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，其特徵在於所述圖像式自動調焦瞄準系統還包括光源(12)、孔徑光闌(13)、調焦裝置(14)以及步進電機(15)，光源(12)發射的光線經過孔徑光闌(13)以及相應光學系統調整後變成平行光，穿過工作檯(6)經成像光學系統(8)由瞄準CXD (4)成像；得到的圖像經接口電路(10)輸送給計算機(11)，並由計算機驅動步進電機(15)控制調焦裝置(14)，調整旋轉圓盤(9)、成像光學系統(8)以及瞄準CXD (4)所組成的系統，使瞄準CXD (4)對被測物(5)準焦成像。
5.根據權利要求I所述的基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，其特徵在於所述旋轉圓盤(9)的兩個開孔 第一開孔為通孔，第一開孔上面的成像光學系統(8)以及瞄準CXD (4)分別為可見光成像光學系統和彩色CCD ； 第二開孔配有窄帶近紅外光學濾光片，第二開孔上面的成像光學系統(8)以及瞄準CXD (4)分別為近紅外成像光學系統和黑白(XD。
專利摘要基於圖像融合技術的板材材種分類識別裝置，屬於利用光學手段進行測量和分析的技術領域；該裝置包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統，利用不同材種在近紅外波長光線照射下具有的不同反射/透射特性，加裝某一種模式可分性較好的近紅外波段的窄帶光學濾光片，以增強不同材種圖像的顏色對比度/差異性；採用本實用新型對板材材料進行分類，可以提高材種顏色分類識別的精確性。
文檔編號G01N21/86GK202512064SQ20122015084
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者趙鵬, 陳廣勝 申請人:東北林業大學