專利名稱：一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法，主要用于泥沙顆粒分析領域，是進行泥沙顆粒圖像分析所必須的步驟。
背景技術：
泥沙顆粒粒度是影響泥沙運動的重要參量，對于研究河流演變規律具有重要的指導意義。傳統泥沙顆粒分析法如篩分法、沉降法和電阻法雖操作簡單，但自動化程度低；激光粒度法雖自動化程度高，但測量范圍有限且價格昂貴；而目前泥沙顆粒圖象分析法又存在處理速度慢、處理量少、小顆粒測量誤差大等缺點，難以滿足實際需要。常規泥沙顆粒圖像采集時，由于采用攝像機，受焦距和設備大小等限制，單次難以采集大量泥沙顆粒圖像， 同時對于細顆粒泥沙，需要調大焦距，使細顆粒泥沙占有更多的象素空間以便精確提取顆粒形狀，而對于粗顆粒泥沙，則需要調小焦距，攝像機拍攝面積才足夠大，以便拍攝更多的泥沙顆粒樣品；固定焦距難以滿足實際需要，而人工調焦或自動調焦都依賴于人工干預，致使系統適應性差，難以滿足復雜的、粒徑范圍大的泥沙顆粒分析。光源是影響圖像效果的重要因素，光源的穩定性和均勻性，可有效防止泥沙顆粒的重影，提高處理精度，目前都采用體光源，體光源從不同方向照射泥沙顆粒，不但容易產生斜影或重影等現象，而且體光源將淹沒微小顆粒投影，造成微小泥沙顆粒測量誤差。因此，本發明改進光源形式，提高泥沙顆粒投影準確性，同時采用無透鏡的黒白CCD面陣組進行圖像采集，即提高了圖像采集的適應性，又保證了圖像采集的精度。
發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法，通過優化光源，采用黑白CCD面陣組，進行錯時圖像采集，不但可進行批量泥沙顆粒圖像采集，而且直接將泥沙顆粒投影轉換為灰度圖像，相對于攝像機，大幅減少了圖像數據率，并準確采集到了泥沙顆粒投影信息，以便獲得泥沙顆粒大小、形狀等信肩、ο技術方案為實現上述目的，本發明的一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置，包括計算機、A/D轉換器、脈沖調制器和若干并聯連接的泥沙顆粒圖像采集単元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉換器和脈沖調制器連接，A/D轉換器和脈沖調制器均與計算機連接； 每個泥沙顆粒圖像單元包括黒白CCD面陣組、LED光源組和測量倉，所述測量倉位于黒白 CXD面陣組和LED光源組之間。其中，黒白(XD面陣組包括黑白CXD面陣奇數組和黑白CXD面陣偶數組，黑白CXD 面陣奇數組和黑白CXD面陣偶數組間隔排列；所述LED光源組包括LED光源奇數組和LED 光源偶數組，LED光源奇數組和LED光源偶數組間隔排列，LED光源組發出的光為平行光。LED光源奇數組與黑白CXD面陣奇數組對應布置，LED光源偶數組與黑白CXD面陣偶素組對應布置，且各LED光源組與各黒白CCD面陣組水平尺寸相等。
一種泥沙顆粒批量圖像采集方法，包括以下步驟將充分分散的泥沙顆粒樣品用玻璃片承載送入測量倉，計算機通過脈沖調制器控制LED光源奇數組和LED光源偶數組分別發光，光經玻璃底板和泥沙顆粒后傳輸至黑白CXD 面陣奇數組和黑白CXD面陣偶數組，各黑白CXD面陣獲取光強信號，傳輸至A/D轉換器，轉換為數字信號，并輸入計算機，完成泥沙顆粒圖像的快速采集。各個黑白CCD面陣與對應的LED光源同時工作，采集泥沙顆粒圖像，圖像采集完成后送入計算機，計算機將各個黑白CCD面陣采集的泥沙顆粒圖像依次拼接，組合成整個測量倉中泥沙顆粒圖像，實現快速批量圖像采集。有益效果本發明的一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置結構簡單，易于搭建，自動化程度高，有利于推廣使用；該方法通過優化光源，采用黑白CCD面陣組，進行錯時圖像采集，不但可進行批量泥沙顆粒圖像采集，而且直接將泥沙顆粒投影轉換為灰度圖像，相對于攝像機，大幅減少了圖像數據率，并準確采集到了泥沙顆粒投影信息，以便獲得泥沙顆粒大小、形狀等信息。
圖1為本發明的泥沙顆粒批量圖像采集裝置示意圖；圖2為將各個黑白C⑶面陣采集的圖像依次拼接組合成整個測量倉中泥沙顆粒圖像的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。如圖1所示，本發明的一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置，包括計算機1、A/D轉換器 2、脈沖調制器3和若干并聯連接的泥沙顆粒圖像采集單元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉換器2和脈沖調制器3連接，A/D轉換器2和脈沖調制器3均與計算機1連接； 每個泥沙顆粒圖像單元包括黑白CXD面陣組、LED光源組和測量倉6，所述測量倉6位于黑白CCD面陣組和LED光源組之間；各采集單元可獨立采集單一泥沙樣品，也可同時進行泥沙顆粒圖像采集，滿足批量采集要求。本實施例中，黑白CXD面陣組包括黑白C⑶面陣奇數組4和黑白C⑶面陣偶數組 5，黑白C⑶面陣奇數組4和黑白C⑶面陣偶數組5間隔排列；所述LED光源組包括LED光源奇數組7和LED光源偶數組8，LED光源奇數組7和LED光源偶數組8間隔排列，LED光源組發出的光為平行光。LED光源奇數組7與黑白C⑶面陣奇數組4對應布置，LED光源偶數組7與黑白 CXD面陣偶素組4對應布置，且各LED光源組與各黑白CXD面陣組水平尺寸相等。一種泥沙顆粒批量圖像采集的方法，包括以下步驟將充分分散的泥沙顆粒樣品用玻璃片承載送入測量倉6，計算機1通過脈沖調制器3控制LED光源奇數組7和LED光源偶數組8分別發光，避免體光源淹沒微小泥沙顆粒； 光經玻璃底板和泥沙顆粒后傳輸至黑白CCD面陣奇數組4和黑白CCD面陣偶數組5，各黑白 CCD面陣獲取對應光源的光強信號，傳輸至A/D轉換器2，轉換為數字信號，并輸入計算機1， 完成泥沙顆粒圖像的快速采集。
各個黑白CCD面陣與對應的LED光源同時工作，采集泥沙顆粒圖像，圖像采集完成送入計算機1，計算機ι將各個黑白CXD面陣采集的泥沙顆粒圖像依次拼接，組合成整個測量倉6中泥沙顆粒圖像，實現快速批量圖像采集，如圖2所示。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置，其特征在干包括計算機(1)、A/D轉換器O)、脈沖調制器C3)和若干并聯連接的泥沙顆粒圖像采集単元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉換器( 和脈沖調制器C3)連接，A/D轉換器( 和脈沖調制器C3)均與計算機 (1)連接；每個泥沙顆粒圖像單元包括黒白CCD面陣組、LED光源組和測量倉(6)，所述測量倉(6)位于黑白CXD面陣組和LED光源組之間。
2.根據權利要求1所述的泥沙顆粒批量圖像采集裝置，其特征在于所述黑白CCD面陣組包括黑白CXD面陣奇數組(4)和黑白CXD面陣偶數組(5)，黒白CXD面陣奇數組(4)和黒白CXD面陣偶數組(5)間隔排列；所述LED光源組包括LED光源奇數組(7)和LED光源偶數組(8)，LED光源奇數組(7)和LED光源偶數組(8)間隔排列，LED光源組發出的光為平行光。
3.根據權利要求1所述的泥沙顆粒批量圖像采集裝置，其特征在于LED光源奇數組 (7)與黒白C⑶面陣奇數組(4)對應布置，LED光源偶數組(7)與黒白C⑶面陣偶素組(4) 對應布置，且各LED光源組與各黒白CXD面陣組水平尺寸相等。
4.一種泥沙顆粒批量圖像采集的方法，其特征在于包括以下步驟將充分分散的泥沙顆粒樣品用玻璃片承載送入測量倉(6)，計算機(1)通過脈沖調制器C3)控制LED光源奇數組(7)和LED光源偶數組(8)分別發光，光經玻璃底板和泥沙顆粒后傳輸至黑白CCD面陣奇數組(4)和黑白CCD面陣偶數組(5)，各黑白CCD面陣獲取光強信號，傳輸至A/D轉換器O)，轉換為數字信號，并輸入計算機(1)，完成泥沙顆粒圖像的快速采集。
5.根據權利要求4所述的泥沙顆粒批量圖像采集方法，其特征在于各個黑白CCD面陣與對應的LED光源同時工作，采集泥沙顆粒圖像，圖像采集完成送入計算機(1)，計算機 (1)將各個黒白CCD面陣采集的泥沙顆粒圖像依次拼接，組合成整個測量倉(6)中泥沙顆粒圖像，實現快速批量圖像采集。
全文摘要
本發明公開了一種泥沙顆粒批量圖像采集裝置及其方法，該裝置包含多個泥沙顆粒圖像采集單元，泥沙顆粒圖像采集單元兩端分別與A/D轉換器和脈沖調制器連接，A/D轉換器和脈沖調制器均與計算機連接；各采集單元由多塊黑白CCD面陣組成，分為奇數組和偶數組；該方法包括將充分分散的泥沙顆粒樣品送入至測量倉，由脈沖調制器控制LED平行光按奇數組和偶數組分別發光，避免常規體光源淹沒微小泥沙顆粒，平行光穿過泥沙顆粒后，直接投射在黑白CCD面陣上，黑白CCD面陣獲取對應的光強信號，并送入至A/D轉換器，轉換為數字信號后輸入至計算機，再由計算機將各個黑白CCD面陣采集的圖像信息組合成整個測量倉中泥沙顆粒圖像，從而實現快速批量泥沙顆粒圖像采集。
文檔編號G01N15/00GK102539293SQ20121003720
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者劉芹, 呂升奇, 唐洪武, 李開杰, 陳紅 申請人:河海大學