[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(cut size)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，已经开发出一些发明来提供不同的光学分级系统。顺便提及，发明名称为“基于投影几何的激光测距成像系统(Laser range imaging system based on projective geometry)”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。发明名称为“用于确定对象的体积、形状和重量的装置和方法(Apparatus and method for determining the volume,form and weight of objects)”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。

发明名称为“基于机器视觉技术的对虾品质检测及分类装置(Prawns quality detecting and classifying device based on machine vision technology)”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。