[发明专利]一种棉花中白色及无色异物的偏振检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种棉花中白色及无色异物的偏振成像检测方法及装置，属于光学检测仪器技术领域。 

背景技术

棉花在采摘，晾晒，运输过程中会混入大量很难识别的无色异物，异物的存在会在后续的印染等工序中导致瑕疵点等问题，降低棉花的品级，对纺织业造成比较大的损失，因此对棉花中异物的分拣显得非常重要。目前我国对棉花中异物的分拣主要靠人工分拣，但效率和效果都受人的个体影响，为了提高效率，研发高效的棉花中异物实时分拣装置具有重要意义。 

国内外开展了一些相关技术的研究。主要集中在计算机视觉检测方法上。可归类为以下四种： 

一、利用高分辨率的彩色CCD相机检测异物。这种方法只是提高有色异物的检测精度，对于与棉花颜色相近的无色透明塑料，丙纶丝等白色及无色异物检测效果不理想。 

二、利用X光断层扫描检测无色异物。此方法对检测无色异物虽具有一定的效果，但由于此系统价格昂贵，异物检测率低等因素，在国内推广较为困难。 

三、利用红外热成像方法检测无色异物。该方法所采用的热成像设备价格昂贵，而且需要对棉花连续加工与冷却，检测速度较慢而产量较低，不具有实际推广价值。 

四、利用超声波成像技术检测无色异物。超声波成像市场范围小，且成像分辨率低下，对头发丝等细小异物的检测不理想。 

但是以上四种方法对棉花中白色及无色异物的检出率都较低。本发明采用的偏振成像技术是结合偏振辐射成像技术和偏振测量技术， 获得待测目标的偏振参数的灰度值，这样可以增强所获取待测目标的信息量。偏振信息是不同于辐射信息的物体信息的另一种表征，相同辐射的物体可能有不同的偏振度，因而使用偏振成像技术可以分辨普通图像难以分辨的颜色和反射率相近的物体，因此，偏振成像探测技术无论在军事上还是在民用上都有广泛的应用前景。不过目前该技术主要应用在探测和识别低对比度伪装和伪装的人造目标、探测阴影里的低对比度目标、探测和识别伪装的士兵、军车以及飞机、舰船的探测和识别等，而在棉花检测领域还没有相关应用及检测装置。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有棉花检测技术对白色及无色异物检出率低及设备价格昂贵的不足，提供一种棉花中白色及无色异物的偏振成像检测方法及装置。 

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。 

本发明一种棉花中白色及无色异物的偏振成像检测方法，是通过多个偏振相机依次获取混杂了无色异物的棉花两个表面、多个方向的幅度图像，再将获取的幅度图像送入计算机中的偏振度图像计算模块，以获得混杂了白色及无色异物的棉花的偏振度图像，再运用数字图像处理技术加强棉花与异物的灰度差，通过图像识别技术，识别并定位出异物。 

具体步骤如下： 

步骤1、输入棉花 

将带有异物的蓬松棉花由输送装置形成一定厚度，一定宽度的扁平状，输入由偏振相机及白光LED组成的检测视场中； 

步骤2、照明 

由白光LED组成的面阵光源对棉花被检测的部位照明。 

步骤3、获取幅度图像 

左右多个偏振相机在可编程门阵列(FPGA)的控制下分别采集各个方向的幅度图像。各个偏振相机中偏振片透振轴与相机中心轴夹角 由选择的相机个数决定：θ_j-1＝θ_j-2+180°/j(j≥2，θ₀＝0°)，其中0，...，θ_j-1为对应相机的偏振片透振轴与相机中心轴夹角，j为单侧相机的个数。 

步骤4、获取偏振度图像及识别图像特征 

将获得的左右各个方向的幅度图像分别输入到偏振度图像计算模块，得到混杂了白色及无色异物的棉花的偏振信息灰度图像，再通过图像处理和图像识别与定位模块，计算出异物位置，并把最终位置信息送至喷嘴控制器。 

步骤5、压力喷嘴除杂 

将多个压力喷嘴组成一定间隔的线列。喷嘴控制器根据图像识别与定位模块传送的异物的空间位置信息控制对应该位置的压力喷嘴用喷气将异物喷除。 

步骤6、输出异物 

被喷出的异物及少量棉花被收集至杂物箱内。 

步骤7、输出清洁棉 

未被喷出的清洁棉花通过管道输送到净棉收集箱中。 

本发明一种棉花中白色及无色异物的偏振成像检测装置包括偏振成像装置、棉花通道、喷嘴线阵列、异物分离箱、净棉收集箱、电气控制柜和驱动电路；其中，