对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统的校准的制作方法
【技术领域】
[0001]一般而言，本发明涉及数字图像分析，更具体而言，涉及一种对用于检测连续运动的生产流的数字图像中的异常或缺陷的动态数字成像系统的校准。
【背景技术】
[0002]已经在多个领域中使用图像分析来进行异常或缺陷检测。具体而言，食品加工行业已经将数字图像分析与自动化食品筛选系统中的连续输送机结合使用。例如，一些现有技术中的方法可对食品及其他质量凭目视可确定的产品或物品进行检查。如同任何先进的成像或光谱分析一样，所检测到的图像需要与一个参考(reference)进行比较，这意味着系统需要校准，以确保测量的一致性。然而现有图像分析技术中已知的系统和方法所需要的校准步骤经常要中断用于缺陷检测的图像获取。这在该缺陷检测系统与连续生产线(例如，输送待检测缺陷的产品的连续输送系统)配合使用时会存在问题。
[0003]因此，需要有一种无需使生产输送系统减速或停机即可对数字式缺陷检测系统进行校准和再校准的系统和方法。此外，经过改进的数字式缺陷检测系统需要能够对现有的产品输送系统进行改装。最后，还需要有在连续生产期间对图像采集和分析系统提供精确和实时的校准的数字式缺陷检测系统和方法发明概要
[0004]根据本发明的一个方面，提供了一种对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的方法，该方法可基本消除或减少与之前的静态校准方法相关的缺点。在一个实施例中，该方法包括的步骤有:(a)在摄像机视场内的升高到输送机上方的平台上放置一块校准颜色瓷砖；(b)获取该校准颜色的光吸收数据；(C)计算该校准颜色的光吸收数据的成分颜色强度；(d)对该校准颜色的成分颜色强度进行归一化；(e)将平台移出摄像机的视场；(f)获取产品的光吸收数据；(g)计算这些产品的光吸收数据的成分颜色强度；(h)对这些产品的成分颜色强度进行归一化；以及(i)根据该校准颜色和这些产品的成分颜色强度，计算这些产品的质量指数分值。
[0005]根据本发明的另一方面，披露了一种用于对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的校准系统。在一些实施例中，该校准系统包括:输送单元，其有一个沿输送单元的至少一部分宽度延伸的第一框架；平台，其在至少一个支座上被提升至输送单元的上方，所述支座以可移动方式耦合至第一框架内的轨道；以及该平台内的狭槽，用于接纳包含多个参考颜色段的彩色瓷砖。一些实施例还包括直接横跨输送单元的宽度而耦合到第一框架的第二框架；成像单元，其包括具有视场的摄像机、摄像机窗口和控制/数据线；和/或控制单元，其包含处理器、存储器和显示设备，其中该成像单元还通过该控制/数据线与该控制单元通信连接。
[0006]本发明的某些实施例可提供多种技术优势。例如，根据本发明的一个实施例，对数字成像系统的校准基本上可以与物体沿输送系统的运动同时进行。而与本发明的一个实施例相关的另一项技术优势是其具有多种用途。本发明所提供的特征可被应用于需要质量保证的材料生产的任何输送系统。尽管本文所述的实施例采用了食品输送系统的示例，但本披露内容中的系统和方法可以很容易地适应任何连续生产环境。所披露方法和系统的工业和应用类型的实例包括但不限于:烘焙甜品、咸味零食、糖果(例如，果冻豆、巧克力、糖衣巧克力、太妃糖和彩色果味零食)、木制品、纸制品、纺织品，以及其他许多领域。
[0007]本发明的某些实施例可以具有上述一部分或全部优点。通过以下附图、说明及权利要求，本领域技术人者将很容易地了解其他技术优势。
[0008]简要说明
[0009]为了更加全面地理解本发明及其优势，可参考以下说明及附图，其中:
[0010]图1所示为根据一个特定实施例，对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的校准系统的透视图。
[0011]图2所示为根据一个特定实施例，对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的校准系统的透视图。
[0012]图3所示为根据一个特定实施例，对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的校准系统的透视图。
[0013]图4所示为根据一个特定实施例，对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的校准方法的流程图。
[0014]图5A和5B示出了根据一个实施例，分别位于输送带高度和一个更高高度处的校准参考单元的示范行扫描。
[0015]图6A和6B所示分别为根据一个实施例的示范行扫描原始数据和归一化图。
[0016]图7所示为根据一个可替代实施例，对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的校准系统的透视图。
[0017]图8所示为根据一个可替代实施例，对用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统进行校准的校准系统的顶视图。
[0018]详细说明
[0019]图1示出了根据一些实施例的用于检测生产流中的缺陷的动态数字成像系统。在本文中，“动态数字成像系统”这一术语是指任何能够被操作以获取连续移动物体(例如，连续移动的生产流)的数字图像的系统。系统100包括一个控制单元、一个输送单元、一个校准参考单元、一个照明单元和一个成像单元。每个单元均在下文进一步详述。
[0020]在至少一个实施例中，控制单元是一台具有处理器、存储器、显示设备(例如，监视器)和输入设备(例如，键盘、鼠标或触摸板)的计算机。在一些实施例中，控制单元还配有网络接口，并被连接至网络。这种实施例的一个优势是能够在远程位置对系统100进行控制。在一些实施例中，控制单元控制输送单元、校准参考单元、照明单元160和成像单元。在其他实施例中，输送单元由操作者或另一系统单独控制。如下文进一步详述，校准参考单元也可由操作者手动控制。在一些实施例中，照明单元160和成像单元由相互通信的独立系统进行控制。而在另一个实施例中，由操作者根据来自所获取图像的数据手动调整光源162强度。在一个替代实施例中，照明单元160是一个静态单元，控制单元通过应用比例因数的方式调整光照强度数据。
[0021 ] 在一些实施例中，输送单元为输送带102。在其他实施例中，输送单元为能够支承和输送连续产品流的任何系统。在一些实施例中，成像单元、照明单元和参考颜色单元被置于一个可从输送带102上随生产流移动到达另一位置的便携式壳体(如图1所示)内。该便携式壳体具备可容易地对现有输送系统进行改装的优势。
[0022]在图1所示的一个实施例中，校准参考单元包括平台104、框架106、轨道108、支柱110、沿平台104的狭槽112，以及一块或多块彩色瓷砖120。应该注意，尽管图1的实施例示出了两个支柱110，但在一个实施例中，校准参考单元仅包含一个支柱110。由此，一般而言，校准参考单元包含至少一个支柱110。在图2中以更近距离示出的一个实施例中，平台104由带有轨道108的框架106支承，支柱110在轨道108内可自由滑动。在这种实施例中，校准参考单元可沿垂直或平行于输送带102移动方向的方向移动。这样就使校准参考单元能够根据需要被移入成像单元的视场或从成像单元的视场移出。例如，当系统100不处于校准程序中时，校准参考单元的支柱110以平行于输送带移动的方向，沿轨道108滑出成像单元的视场，使成像单元可以获取输送带102上的产品流的图像。反过来，当系统100处于校准或再校准模式时，校准参考单元滑入成像单元的视场。在一些实施例中，系统100的操作者以手动方式将校准参考单元移入或移出视场，而在其他实施例中，控制单元根据系统100处于校准模式还是检测模式，自动对其进行移动。尽管图1示出了沿轨道108滑动的简单支柱110，但可采用能够将校准参考单元移入或移出成像单元的视场的任何机械装置将其取代。一些实例包括滚筒、轮脚、车轮、磁性轨道或更为复杂的机器人控制件。
[0023]一般而言，平台104可以具有一个可定义的高度，在该高度处，能够通过一个或多个支柱I1或合适的替代物将平台升高到输送带102的上方。支柱110的高度可以调整，例如根据输送带102上所输送的产品的尺寸和形状进行调整。在一个实施例中，支柱110的高度足够高，以使输送带102表面与平台104的底部之间至少有3英寸(约7至8cm)的间隙。其有利之处在于，能对系统100进行校准，而无需中断产品流的连续流动。
[0024]平台104有一个狭槽112，一块或多块彩色瓷砖120可以在其内滑动并获得支承。彩色瓷砖120可以是具有一种颜色