專利名稱：基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法
技術領域：
本發(fā)明屬于食品檢測技術領域，具體是一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法。
背景技術：
肉類食品的不安全因素很多，主要來自生物性、化學性、物理性的污染等。物理性的污染對食品來說主要是異物的存在，目前肉類生產企業(yè)大規(guī)模使用機械進行屠宰、加工， 對肉本身的自有金屬、骨頭、玻璃等異物不可能做到完全分離；在自動化生產過程中機器零件磨損可能造成掉屑等問題，這些金屬的碎屑不僅影響產品的口味和品質，而且含有鉛、貢等多種有害物質；另外由于動物本身誤食雜質，雜質嵌在動物體內，在食品生產過程中難以清理。由于碎屑和雜質體積小，很難用肉眼發(fā)現，因此非常容易被消費者誤食，直接威脅消費者健康?，F有技術中，為了適應食品的流水線式生產，食品異物一般性無損檢測技術，主要包括磁學金屬檢測方法；根據形狀或顏色來檢測松散產品中混合的異物，主要是依靠光學檢測技術，檢驗只能依據食品表面特征，檢測對象有局限性；通過異物和部分穿透食品的電磁光譜的相互作用來發(fā)現混雜在食品中異物的檢測技術，針對食品中出現的不同異物類型，有不同的檢測技術。

發(fā)明內容
為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提出一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，具體技術方案如下一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，包括步驟1)建立視場視場包括激光器和對稱分布在激光器左右兩邊的左右CXD相機；激光器投射垂直的線結構光源到被測肉的托盤平面上；左右CCD相機的鏡頭指向光源在托盤上的投影位置；托盤自左向右運動，左右CXD相機分別采集被測肉的多幀激光圖像；設視場所在坐標系為0ΧΥΖ，托盤運動方向為OX向，線結構光源的方向是OZ向，OY 向垂直于OXZ平面；2)將激光肉曲線(即激光照射在肉表面所成曲線)與激光平面參考曲線(即傳送單元上肉所在位置的平面)的梯度差作為肉厚度信息，保存為激光圖像肉厚度曲線；每個 CCD相機采集的多幀激光肉厚度曲線按采集次序組合為一幅激光圖像；托盤自左向右運動過程中，CCD相機是被動動測量掃描；ZOY平面相對肉表面沿X 軸方向進行掃描運動形成M幅ZOY平面，CXD相機連續(xù)采集M個ZOY平面的激光圖像，多幅 ZOY平面組合拼接完成肉圖像構成肉立體輪廓圖；本步驟的思想是把圖像三維輪廓的高度信息即厚度用灰度值來表示，圖像三維降維為二維含有厚度信息的灰度圖像； ZOY平面上Z方向梯度差的形成的肉厚度曲線以灰度值信息形式存放在Y方向的一維向量N中，X軸方向共采集M次ZOY平面，灰度值信息和ZOY平面組合成矩陣MXN的激光二維肉圖像，矩陣的值即灰度值為肉厚度信息；3)將左右CXD相機采集的兩激光圖像進行標定，統一到一個坐標下；4)對于在統一坐標下的左右兩個角度采集的激光二維肉圖像，把二者拼合到一個激光圖像中，形成完整的肉激光圖像，步驟如下設左CXD相機得到的激光圖像I1為主參考圖像，右CXD相機得到的激光圖像I2為次參考圖像，拼合后的圖像為目標圖像I3 ；基于灰度信息的圖像拼合在I1中設定任一點灰度值為P1(Lj),在I2中設定任一點灰度值為y2(i，j)，對兩幅圖像中的所有點進行遍歷，i = 1，2，…，M，j = l，2，…，N;若任一點yi(i，j)彡y2(i，j)，則該點為左CXD相機中有肉的灰度圖大于右CXD 相機中有肉的灰度值，記下此時的位置(i，j)，設此類點的集合為Dp;若任一點P1(Lj) < μ 2(i，j)，則該點為左CXD相機中有肉的灰度圖小于右CXD 相機中有肉的灰度值，記下此時的位置(i，j)，設此類點的集合為Dq ；用I1和I2進行拼合得到拼合的目標圖像為

權利要求
1. 一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，其特征是步驟包括1)建立視場視場包括激光器和對稱分布在激光器左右兩邊的左右CCD相機；激光器投射垂直的線結構光源到被測肉的托盤平面上；左右CCD相機的鏡頭指向光源在托盤上的投影位置；托盤自左向右運動，左右CCD相機分別采集被測肉的多幀激光圖像；設視場所在坐標系為0ΧΥΖ，托盤運動方向為OX向，線結構光源的方向是OZ向，OY向垂直于OXZ平面；2)將激光肉曲線與激光平面參考曲線的梯度差作為肉厚度信息，保存為激光圖像肉厚度曲線，多幀激光肉厚度曲線按采集次序組合為一幅激光圖像托盤自左向右運動過程中，CCD相機是被動動測量掃描；ZOY平面相對肉表面沿X軸方向進行掃描運動形成M幅ZOY平面，CXD相機連續(xù)采集M個ZOY平面的激光圖像，多幅ZOY 平面組合拼接完成肉圖像構成肉立體輪廓圖；ZOY平面上Z方向梯度差的形成的肉厚度曲線以灰度值信息形式存放在Y方向的一維向量N中，X軸方向共采集M次ZOY平面，灰度值信息和ZOY平面組合成矩陣MXN的激光二維肉圖像，矩陣的值即灰度值為肉厚度信息；3)將左右CCD相機采集的兩幅激光圖像都統一到同一個坐標下；4)對于在統一坐標下的左右兩個角度采集的激光圖像，把二者拼合到一個激光圖像中，形成完整的肉激光圖像，步驟如下設左CCD相機得到的激光圖像I1為主參考圖像，右CCD相機得到的激光圖像I2為次參考圖像，拼合后的圖像為目標圖像I3 ；基于灰度信息的圖像拼合在I1中設定任一點灰度值為P1(Lj),在I2中設定任一點灰度值為y2(i，j)，對兩幅圖像中的所有點進行遍歷，i = 1，2，…，M，j = l，2，…，N;若任一點P1(Lj)彡y2(i，j)，則該點為左CXD相機中有肉的灰度圖大于右CXD相機中有肉的灰度值，記下此時的位置(i，j)，設此類點的集合為Dp ；若任一點P1(Lj) < y2(i，j)，則該點為左CXD相機中有肉的灰度圖小于右CXD相機中有肉的灰度值，記下此時的位置(i，j)，設此類點的集合為Dq ；用I1和I2進行拼合得到拼合的目標圖像為
2.根據權利要求1所述的基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，其特征是所述步驟3)中，設左右CCD相機采集的兩激光圖像統一到左CCD相機采集的激光圖像坐標下； 1)首先建立左右CXD相機之間的二維圖像映射關系設OwXwYwZw為世界坐標系，O1X1Y1Z1為左CXD相機的得到畫面的坐標系，OrXrYrZr為右 CXD相機的得到畫面的坐標系，P1和&分別為空間點P在左C⑶和右CXD平面上的圖像投影點；用Rm表示從AXJJ^到OJ1YJ1的旋轉矩陣，tr21表示從AXJJ^到OJ1YJ1的平移向量，則有變換關系=X1 = Rr21Xr+tr21 ；其中&和\分別表示空間點P在OJ1YJ1和下的坐標；如果已知從OwXwYwZw到OJ1YJ1和OJJJ^的旋轉矩陣I^1和艮以及平移向量、和、， 則民2l =R1砣、Q1= HR1K1 ，即可建立左右圖像的映射關系
3.根據權利要求2所述的一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，其特征是所述標定板是平板，在平板上布置通孔陣列，兩個相臨通孔的間距相同；左右CCD相機同時對標定板進行拍攝得到三對圖像作為標定用圖像；其中左右兩個 CCD相機同一次拍攝得到的兩幅圖像為一個圖像對；對圖像進行域值化處理，對圖像中標定板上的點采用重心法計算的出平面圖像坐標求出相機內外參數；標定得到的左右CCD相機的內外參數為
4.根據權利要求1所述的一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，其特征是所述步驟1)中，肉激光測量角度的選擇方法是，設I1為激光垂直入射光強度，θ為所求漫反射光與被測肉表面法線夾角，Kd為漫反射率，則漫反射光強表示為Id = KdIlC0S θ ；設α為激光投射光線與被測肉投射點表面切線方向的夾角，此時漫反射光的光強為
5.根據權利要求4所述的一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，其特征是左右CCD相機鏡頭的軸線與激光器出射光線成30°角。
6.根據權利要求1所述的一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，其特征是在激光器的聚光鏡處安置孔徑光闌；在CCD相機的鏡頭處安置紅外濾光片，對激光器發(fā)出的光透射。
7.根據權利要求1所述的一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，其特征是所述激光器投射垂直的線結構光源到被測肉上后，得到激光光束線，該激光光束線的細化處理方法是將粗邊緣線從外側開始逐層地削去各個像素，直到為一個像素的寬度為止，其中，芯線的位置在原線寬的中心位置，細化后的線條仍要保持線條的連接性。
全文摘要
一種基于雙激光三角法的激光肉圖像采集方法，步驟包括1)建立視場；2)將激光肉曲線與激光平面參考曲線的梯度差作為肉厚度信息，保存為激光圖像肉厚度曲線，多幀激光肉厚度曲線按采集次序組合為一幅激光圖像；3)將左右CCD相機采集的兩幅激光圖像都統一到同一個坐標下；4)對于在統一坐標下的左右兩個角度采集的激光圖像，把二者拼合到一個激光圖像中，形成完整的肉激光圖像。
文檔編號G01B11/25GK102353684SQ20111017050
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權日2011年6月23日
發(fā)明者居榮華, 汪希偉, 洪冠, 趙茂程 申請人:南京林業(yè)大學