一种蛋类农产品光谱图像采集装置

1.本实用新型涉及作物病害早期预警与监测领域，尤其涉及一种蛋类农产品光谱图像采集装置及采集方法。


背景技术：

2.高光谱图像无损检测为检测农产品的常用的方之一。高光谱图像无损检测有透射法（光只射向产品的一次，从产品背光的一侧进行采集图像）与反射法（产品整体至于光场中，然后采集产品图像）。透射法同反射法相比，农产品（如鸡蛋、食用油等）高光谱图像透射数据更能反应农产品内部品质，同时也能更好地规避农产品表面属性（凹痕、液体表面强反射等）对光谱数据的影响，从而能获取更真实可靠的农产品光谱数据。光源是光谱数据产生的源头，在基于透射的农产品无损检测中具有重要作用。
3.当前进行农产品光谱图像采集装置存在以下不足：光源为面光源，不能够将光约束在需要的范围对，产生的光污染大；透射法检测时只能检测平面形状的农产品，对蛋等椭球形农产品（以下称为蛋类农产品）或不规则的农产品检测，其易于滑动以及可能其受光面积太小，导致采集的光谱数据不准确或存在较大误差；反射法时，为了规避农产品表面属性（凹痕、污染）对光谱数据的影响，达到同透射法准确性相当的检测结果，则需要采集产品的六视图像进行对应处理，但是蛋蛋类农产品容易滚动，导致不能够准确的获得蛋类农产品的六视图像，进而导致采集的光谱数据不准确或存在较大误差。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在提供一种光污染小、采集的光谱数据准确性好的蛋类农产品光谱图像采集装置，解决了现有的蛋类农产品光谱检测时光污染大且数据准确性差的问题。
5.以上技术问题是通过以下技术方案解决的：一种蛋类农产品光谱图像采集装置，包括光源，为蛋进行光谱检测时提供光环境；光谱仪主机探头，采集蛋的图像，其特征在于，还包括照明室，使光源产生的光位于设定空间内；蛋架，用于将蛋支撑在照明室；所述光源包括发光端、连接线和驱动发光端发光的光源驱动器，连接线将光源驱动器同发光端连接在一起。本技术方案，竖直照明室对光进行限制在设定空间，能够降低光污染；设置蛋架进行固定，设定蛋能够可靠的固定在需要的状态，从而能够提高采集到的图像的准确性，设定光谱分析数据更为准确。
6.作为优选，所述照明室为上口小、下口大的锥筒结构，所述发光端设置在照明室的下端，所述光谱仪主机探头位于照明室的正上方且朝下探测，蛋架为环形，蛋架连接在照明室的上开口的内周面上，蛋架的内周面为圆形，照明室为遮光材料制作而成成，光谱图像采集过程中蛋穿设且搁在蛋架上。本技术方案，适用于透射法进行光谱检测。使用时，蛋以竖直的状态传输在蛋架内，从而使得蛋不会产生滚动，光能够集中在蛋的远离拍摄端进行照明，能够提高透过的光的边界清晰性，从而提高光谱数据处理时的准确性。
7.作为优选，蛋架的横截面为三角形，蛋架同蛋为线接触支撑，所述照明室的内周面
上设有反光层。能够进一步降低蛋架对蛋拍摄时的干扰，使得图像进行光谱分析时更为准确的区分产品和背景的轮廓交界，准确性更好。
8.作为优选，所述发光端为环形灯管，支撑在照明室的下端部上，发光端发出的光仅从蛋架射出照明室。能够进一步降低光污染。
9.作为另一优选，所述照明室为箱体结构，所述发光端为设置在照明室内的若干灯泡，蛋架位于照明室内部，所述光谱仪主机探头有六个，所述六个光谱仪主机探头分别为左光谱仪主机探头、上光谱仪主机探头、右光谱仪主机探头、下光谱仪主机探头、前光谱仪主机探头和后光谱仪主机探头，六个光谱仪主机探头分布在被蛋架固定住的蛋的前后左右上下六侧且都朝向蛋；所述蛋架包括左竖夹板、右竖夹板、驱动左竖夹板与右竖夹板分合的水平驱动机构、上水平夹板、下水平夹板和驱动上水平夹板与下水平夹板分合的竖驱动机构，上水平夹板的左右尺寸和下水平夹板的左右尺寸都小于蛋的直径，左竖夹板与右竖夹板夹持住蛋时，上水平夹板位于蛋的正上方、下水平夹板位于蛋的正下方。本技术方案适用于反射法检测蛋。对蛋进行固定时为点接触，蛋架不会遮挡蛋导致图像失真，在进行径向夹持和轴向夹持切换时，蛋不会产生移位，从而能够实现得到蛋的准确的六视图像。
10.作为优选，所述水平驱动机构包括左伸缩杆和右伸缩杆；所述左伸缩杆包括左端固定于照明室的左滑套、左端滑动密封连接在左滑套右端内的左驱动杆和驱动左驱动杆朝左滑套内移动的左弹簧，左竖夹持板连接在左驱动杆的右端，左驱动杆在左滑套内隔离出左密封气腔，左密封气腔设有左气腔部进气口和左气腔部排气阀，左气腔部进气口通过朝左密封气腔内开启的左气腔部单向阀同左气囊连接在一起，左气囊设有朝左气囊内部开启的左气囊部单向阀；所述右伸缩杆包括右端固定于照明室的右滑套、右端滑动密封连接在右滑套右端内的右驱动杆和驱动右驱动杆朝右滑套内移动的右弹簧，右竖夹持板连接在右驱动杆的左端，右驱动杆在右滑套内隔离出右密封气腔，右密封气腔设有右气腔部进气口和右气腔部排气阀，右气腔部进气口通过朝右密封气腔内开启的右气腔部单向阀同右气囊连接在一起，右气囊设有朝右气囊内部开启的右气囊部单向阀；所竖驱动机构包括上伸缩杆和下伸缩杆；所述上伸缩杆包括上端固定于照明室的上滑套、上端滑动密封连接在上滑套下端内的上驱动杆和驱动上驱动杆朝左滑套内移动的上弹簧，上水平夹持板连接在上驱动杆的下端，上驱动杆在上滑套内隔离出上密封气腔，上密封气腔设有上气腔部进气口和上气腔部排气阀，上气腔部进气口通过朝上密封气腔内开启的上气腔部单向阀同上气囊连接在一起，上气囊设有朝上气囊内部开启的上气囊部单向阀；所述下伸缩杆包括下端固定于照明室的下滑套、下端滑动密封连接在下滑套上端内的下驱动杆和驱动下驱动杆朝下滑套内移动的下弹簧，下水平夹持板连接在下驱动杆的上端，下驱动杆在下滑套内隔离出下密封气腔，下密封气腔设有下气腔部进气口和下气腔部排气阀，下气腔部进气口通过朝下密封气腔内开启的下气腔部单向阀同下气囊连接在一起，下气囊设有朝下气囊内部开启的下气囊部单向阀。进行夹持板的分合时，夹持力能够方便可靠地进行控制，避免惯性过大导致蛋的损坏。
11.作为优选，左光谱仪主机探头一端连接在左密封气腔内、另一端滑动密封穿设在左驱动杆的左驱动杆部通孔内，左驱动杆插入左滑套内的深度达到最大值时左光谱仪主机探头的探测部伸出左驱动杆，左竖夹持板夹持住蛋时左光谱仪主机探头的探测部位于所述左驱动杆部通孔内；右光谱仪主机探头一端连接在右密封气腔内、另一端滑动密封穿设在
右驱动杆的右驱动杆部通孔内，右驱动杆插入右滑套内的深度达到最大值时右光谱仪主机探头的探测部伸出右驱动杆，右竖夹持板夹持住蛋时右光谱仪主机探头的探测部位于所述右驱动杆部通孔内；上光谱仪主机探头一端连接在上密封气腔内、另一端滑动密封穿设在上驱动杆的上驱动杆部通孔内，上驱动杆插入上滑套内的深度达到最大值时上光谱仪主机探头的探测部伸出上驱动杆，上水平夹持板夹持住蛋时上光谱仪主机探头的探测部位于所述上驱动杆部通孔内；下光谱仪主机探头一端连接在下密封气腔内、另一端滑动密封穿设在下驱动杆的下驱动杆部通孔内，下驱动杆插入下滑竖夹持板夹持住蛋时下光谱仪主机探头的探测部位于所述下驱动杆部通孔内。能够避免夹持板同光谱仪主机探头之间产生干涉，导致图像准确性差。
12.作为优选，左密封气腔内设第一按压开关；左驱动杆插入左滑套到按压住所述第一按压开关时，左光谱仪主机探头和右光谱仪主机探头开始工作、余下的四个光谱仪主机探头停止工作；下密封气腔内设第二按压开关；下驱动杆插入下滑套到按压住所述第二按压开关时，上光谱仪主机探头、下光谱仪主机探头、前光谱仪主机探头和后光谱仪主机探头开始工作，余下的两个光谱仪主机探头停止工作。能够进行联动动作，从而可靠的控制该启动的光谱仪主机探头启动，该停止的停止。
13.一种蛋类农产品光谱图像采集方法；a、径向夹持蛋使蛋保持竖直；b、使光源发光；c、启动四个光谱仪主机探头去采集蛋的六侧中除被夹持的两侧外的四侧的图像；d、轴向夹持蛋使蛋保持竖直；e、启动六个光谱仪主机探头中余下的两个光谱仪主机探头去采集蛋的在c步中没有被采集图像的两侧的图像；a步包括以下步骤：a1、使下水平夹持板上升到位于左竖夹持板与右竖夹持板之间；a2、将蛋搁在下水平夹持板上，使左竖夹持板和右竖夹持板合拢夹持住蛋；a3、下移下水平夹持板，该过程中左竖夹持板和右竖夹持板对蛋的夹持力为：蛋在重力的作用下能够以蛋同左竖夹持板的接触点与蛋同右竖夹持板的接触点为支点转动；a4、继续下移下水平夹持板直到蛋同下水平夹持板分开，该过程中如果蛋仅随同下水平夹持板向下平移而不产生旋转运动时加大左竖夹持板和右竖夹持板对蛋的夹持力，到蛋能够被左竖夹持板和右竖夹持板夹持住保持在竖直状态；c步中为启动上下前后四个光谱仪主机探头去采集蛋的上下前后四个侧的图像；d步的具体过程为：使上水平夹持板和下水平夹持板合拢夹持住蛋的两端，然后使左竖夹持板和右竖夹持板分开；e步中为启动左右两个光谱仪主机探头去采集蛋的左右两个侧面的图像。对蛋进行固定时为点接触，蛋架不会遮挡蛋导致图像失真，在进行进行夹持和轴向夹持切换时，蛋不会产生移位，从而能够实现得到蛋的准确的六视图像，能够快速准确的固定住蛋，使得径向夹持方向和轴向夹持方向保持垂直且位于一个平面上。
14.作为优选，使左竖夹持板、右夹持板、上夹持板和下夹持板平移的方法相同；使左竖夹持板平移的方法为：反复按压左气囊，空气进入左密封气腔内进行加压，驱动左驱动杆伸出左滑套，左驱动杆驱动左竖夹持板右移；开启左气腔部排气阀给左密封气腔泄压，左弹簧驱动左驱动杆朝向左滑套内移动，左驱动杆驱动左竖夹持板左移。
15.本实用新型具有下述优点：光被限制在设定区域，检测时的光污染小；能够对蛋类农产品进行稳定位置准确且干扰小的固定，从而使得采集到的作为光谱数据分析基础的图像准确，提高了光谱数据准确性。
附图说明
16.图1为本实用新型的实施例一的示意图；
17.图2为照明室的使用状态时的剖视示意图；
18.图3为本实用新型实施例二的对蛋进行径向固定时的通过左右延伸的竖平面剖视时示意图；
19.图4为图3的a处的局部放大示意图；
20.图5为图 3的b处的局部放大示意图；
21.图6为本实用新型实施例二的对蛋进行径向固定时的通过前后延伸的竖平面剖视时示意图；
22.图7为对蛋进行径向固定过程中蛋旋转为竖直状态时的示意图；
23.图8为将蛋径向固定住时的示意图；
24.图9为准备对蛋进行轴向固定住时的示意图
25.图10为蛋被轴向固定住时的的示意图。
26.图中：光谱仪主机探头1、照明室3、蛋架4、发光端5、连接线6、光源驱动器7、蛋架的横截面8、蛋9、左光谱仪主机探头10、上光谱仪主机探头11、右光谱仪主机探头12、下光谱仪主机探头13、前光谱仪主机探头14、后光谱仪主机探头15、左竖夹板16、右竖夹板17、上水平夹板18、下水平夹板19、左滑套20、左驱动杆21、左弹簧22、左密封气腔23、左气腔部排气阀24、左气腔部单向阀25、左气囊26、左气囊部单向阀27、右滑套28、右驱动杆29、右弹簧30、右密封气腔31、右气腔部排气阀32、右气腔部单向阀33、右气囊34、右气囊部单向阀35、上滑套36、上驱动杆37、上弹簧38、上密封气腔39、上气腔部排气阀40、上气腔部单向阀41、上气囊42、上气囊部单向阀43、下滑套44、下驱动杆45、下弹簧46、隔离出下密封气腔47、下气腔部排气阀48、下气腔部单向阀49、下气囊部单向阀50、左光谱仪主机探头的探测部51、右光谱仪主机探头的探测部52、上光谱仪主机探头的探测部53、下光谱仪主机探头的探测部54、第一按压开关55、第二按压开关56、下气囊57。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例一，参见图1和图2，一种蛋类农产品光谱图像采集装置，包括光源，为蛋进行光谱检测时提供光环境；光谱仪主机探头1，采集蛋的图像；照明室3，使光源产生的光位于设定空间内；蛋架4，用于将蛋支撑在照明室；光源包括发光端5、连接线6和驱动发光端发光的光源驱动器7，连接线将光源驱动器同发光端连接在一起。照明室为上口小、下口大的锥筒结构，发光端设置在照明室的下端，光谱仪主机探头位于照明室的正上方且朝下探测，蛋架为环形，蛋架连接在照明室的上开口的内周面上，蛋架的内周面为圆形，照明室为遮光材料制作而成成，光谱图像采集过程中蛋穿设且搁在蛋架上。蛋架的横截面8为三角形，蛋架同蛋9为线接触支撑，照明室的内周面上设有反光层。发光端为环形灯管，支撑在照明室的下端部上，发光端发出的光仅从蛋架射出照明室。光源驱动器为电源控制器。
29.实施例二，同实施例一的不同之处为：
30.参见图3到图6，照明室为六面形箱体结构。发光端为设置在照明室内的若干灯泡，蛋架位于照明室内部，光谱仪主机探头有六个，六个光谱仪主机探头分别为左光谱仪主机探头10、上光谱仪主机探头11、右光谱仪主机探头12、下光谱仪主机探头13、前光谱仪主机探头14和后光谱仪主机探头15，六个光谱仪主机探头分布在被蛋架固定住的蛋9的前后左右上下六侧且都朝向蛋；蛋架包括左竖夹板16、右竖夹板17、驱动左竖夹板与右竖夹板分合的水平驱动机构、上水平夹板18、下水平夹板19和驱动上水平夹板与下水平夹板分合的竖驱动机构，上水平夹板的左右尺寸和下水平夹板的左右尺寸都小于蛋的直径，上水平夹板与下水平夹板正对，左竖夹板与右竖夹板正对，上水平夹板位于蛋的正上方、下水平夹板位于蛋的正下方。水平驱动机构包括左伸缩杆和右伸缩杆；左伸缩杆包括左端固定于照明室的左滑套20、左端滑动密封连接在左滑套右端内的左驱动杆21和驱动左驱动杆朝左滑套内移动的左弹簧22，左竖夹持板连接在左驱动杆的右端，左驱动杆在左滑套内隔离出左密封气腔23，左密封气腔设有左气腔部进气口和左气腔部排气阀24，左气腔部进气口通过朝左密封气腔内开启的左气腔部单向阀25同左气囊26连接在一起，左气囊设有朝左气囊内部开启的左气囊部单向阀27；右伸缩杆包括右端固定于照明室的右滑套28、右端滑动密封连接在右滑套右端内的右驱动杆29和驱动右驱动杆朝右滑套内移动的右弹簧30，右竖夹持板连接在右驱动杆的左端，右驱动杆在右滑套内隔离出右密封气腔31，右密封气腔设有右气腔部进气口和右气腔部排气阀32，右气腔部进气口通过朝右密封气腔内开启的右气腔部单向阀33同右气囊34连接在一起，右气囊设有朝右气囊内部开启的右气囊部单向阀35；驱动机构包括上伸缩杆和下伸缩杆；上伸缩杆包括上端固定于照明室的上滑套36、上端滑动密封连接在上滑套下端内的上驱动杆37和驱动上驱动杆朝左滑套内移动的上弹簧38，上水平夹持板连接在上驱动杆的下端，上驱动杆在上滑套内隔离出上密封气腔39，上密封气腔设有上气腔部进气口和上气腔部排气阀40，上气腔部进气口通过朝上密封气腔内开启的上气腔部单向阀41同上气囊42连接在一起，上气囊设有朝上气囊内部开启的上气囊部单向阀43；下伸缩杆包括下端固定于照明室的下滑套44、下端滑动密封连接在下滑套上端内的下驱动杆45和驱动下驱动杆朝下滑套内移动的下弹簧46，下水平夹持板连接在下驱动杆的上端，下驱动杆在下滑套内隔离出下密封气腔47，下密封气腔设有下气腔部进气口和下气腔部排气阀48，下气腔部进气口通过朝下密封气腔内开启的下气腔部单向阀49同下气囊57连接在一起，下气囊设有朝下气囊内部开启的下气囊部单向阀50。左光谱仪主机探头一端连接在左密封气腔内、另一端滑动密封穿设在左驱动杆的左驱动杆部通孔内，左驱动杆插入左滑套内的深度达到最大值时左光谱仪主机探头的探测部51伸出左驱动杆，左竖夹持板夹持住蛋时左光谱仪主机探头的探测部位于左驱动杆部通孔内；右光谱仪主机探头一端连接在右密封气腔内、另一端滑动密封穿设在右驱动杆的右驱动杆部通孔内，右驱动杆插入右滑套内的深度达到最大值时右光谱仪主机探头的探测部52伸出右驱动杆，右竖夹持板夹持住蛋时右光谱仪主机探头的探测部位于所述右驱动杆部通孔内；上光谱仪主机探头一端连接在上密封气腔内、另一端滑动密封穿设在上驱动杆的上驱动杆部通孔内，上驱动杆插入上滑套内的深度达到最大值时上光谱仪主机探头的探测部53伸出上驱动杆，上水平夹持板夹持住蛋时上光谱仪主机探头的探测部位于所述上驱动杆部通孔内；下光谱仪主机探头一端连接在下密封气腔内、另一端滑动密封穿设在下驱动杆的下驱动杆部通孔内，下驱动杆插入
下滑竖夹持板夹持住蛋时下光谱仪主机探头的探测部54位于所述下驱动杆部通孔内。左密封气腔内设第一按压开关55；左驱动杆插入左滑套到按压住第一按压开关时，左光谱仪主机探头和右光谱仪主机探头开始工作、余下的四个光谱仪主机探头停止工作；下密封气腔内设第二按压开关56；下驱动杆插入下滑套到按压住所述第二按压开关时，上光谱仪主机探头、下光谱仪主机探头、前光谱仪主机探头和后光谱仪主机探头开始工作，余下的两个光谱仪主机探头停止工作。
31.通过本实施例的蛋类农产品光谱图像采集装置进行蛋类农产品光谱图像采集的方法为：a、径向夹持蛋使蛋保持竖直；b、使光源发光；c、启动四个光谱仪主机探头去采集蛋的六侧中除被夹持的两侧外的四侧的图像；d、轴向夹持蛋使蛋保持竖直；e、启动六个光谱仪主机探头中余下的两个光谱仪主机探头去采集蛋的在c步中没有被采集图像的两侧的图像；
32.a步包括以下步骤：
33.参见图3，a1、使下水平夹持板上升到位于左竖夹持板与右竖夹持板之间；a2、将蛋搁在下水平夹持板上，使左竖夹持板和右竖夹持板合拢夹持住蛋；
34.参见图7，a3、下移下水平夹持板，该过程中左竖夹持板和右竖夹持板对蛋的夹持力为：蛋在重力的作用下能够以蛋同左竖夹持板的接触点与蛋同右竖夹持板的接触点为支点转动；
35.参见图8，a4、继续下移下水平夹持板直到蛋同下水平夹持板分开，该过程中如果蛋仅随同下水平夹持板向下平移而不产生旋转运动时加大左竖夹持板和右竖夹持板对蛋的夹持力，到蛋能够被左竖夹持板和右竖夹持板夹持住保持在竖直状态；c步中为启动上下前后四个光谱仪主机探头去采集蛋的上下前后四个侧的图像；
36.参见图9，d步的具体过程为：使上水平夹持板和下水平夹持板合拢夹持住蛋的两端，
37.参见图10，然后使左竖夹持板和右竖夹持板分开；e步中为启动左右两个光谱仪主机探头去采集蛋的左右两个侧面的图像。
38.使左竖夹持板平移的方法为：反复按压左气囊，空气进入左密封气腔内进行加压，驱动左驱动杆伸出左滑套，左驱动杆驱动左竖夹持板右移；开启左气腔部排气阀给左密封气腔泄压，左弹簧驱动左驱动杆朝向左滑套内移动，左驱动杆驱动左竖夹持板左移。使右竖夹持板平移的方法为：反复按压右气囊，空气进入右密封气腔内进行加压，驱动右驱动杆伸出右滑套，右驱动杆驱动右竖夹持板左移；开启右气腔部排气阀给右密封气腔泄压，右弹簧驱动右驱动杆朝向右滑套内移动，右驱动杆驱动右竖夹持板右移。使上竖夹持板平移的方法为：反复按压上气囊，空气进入上密封气腔内进行加压，驱动上驱动杆伸出上滑套，上驱动杆驱动上竖夹持板下移；开启上气腔部排气阀给上密封气腔泄压，上弹簧驱动上驱动杆朝向上滑套内移动，上驱动杆驱动上竖夹持板上移。使下竖夹持板平移的方法为：反复按压下气囊，空气进入下密封气腔内进行加压，驱动下驱动杆伸出下滑套，下驱动杆驱动下竖夹持板上移；开启下气腔部排气阀给下密封气腔泄压，下弹簧驱动下驱动杆朝向下滑套内移动，下驱动杆驱动下竖夹持板下移。
39.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的
技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。