[发明专利]一种对板材进行分类识别的装置和方法

权利要求书

1.一种对板材进行分类识别的装置，其特征在于，它包括光源系统（1）、图像采集系统（2）和窄带光学滤光片（3），

所述光源系统（1）用于向待测板材投射多波长光束；

所述窄带光学滤光片（3）用于将待测板材反射或透射的多波长光束过滤为不同波段的光束；

所述图像采集系统（2）用于采集经过窄带光学滤光片（3）后的待测板材灰度图像，并将所述灰度图像发送至计算机。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光源系统（1）包括光源（11）、孔径光阑（12）和透镜系统（13），

所述光源（11）发出的光经过所述孔径光阑（12）和所述透镜系统（13）转换为平行光垂直投射在待测板材上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述窄带光学滤光片（3）为4波段圆盘滤光片，

所述4波段圆盘滤光片包括带有4个圆孔的圆盘和4个滤光片，4个滤光片分别安装在4个圆孔中，4个滤光片分别为红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片和近红外滤光片。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述图像采集系统（2）包括成像系统（21）、黑白CCD摄像机（22）和接口电路（23），

所述成像系统（21）收集经过窄带光学滤光片（3）的光束，并将所述光束投射至所述黑白CCD摄像机（22）光敏面上，所述黑白CCD摄像机（22）采集待测板材灰度图像，并将所述灰度图像通过接口电路（23）发送至计算机。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：它还包括位移测量系统（4）和步进电机（5），

所述位移测量系统（4）包括相互垂直的两个光学标尺（41）和两个CCD摄像机（42），所述两个CCD摄像机（42）固定不动，当待测板材移动时，两个CCD摄像机（42）分别拾取纵横向光学标尺（41）的位置信息，黑白CCD摄像机（22）设置在步进电机（5）上。

6.一种利用权利要求1所述的装置对板材进行分类识别的方法，其特征在于： 所述方法包括：

A、采集待测板材不同波段的灰度图像； 

B、利用已知材种的标准板材不同波段的灰度图像确定一个可分性最好的波段，并利用所述可分性最好的波段对待测板材进行分类识别。

7.一种利用权利要求1所述的装置对板材进行分类识别的方法，其特征在于：所述方法包括：

一、采集待测板材不同波段的灰度图像； 

二、将所述不同波段的灰度图像进行像素级图像融合，获得一幅合成图像；

三、利用所述合成图像对待测板材进行分类识别。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤二中将所述不同波段的灰度图像进行像素级图像融合的方法为对比度金字塔图像融合，所述对比度金字塔图像融合根据对所述不同波段的灰度图像进行高斯金字塔分解，获得高斯金字塔各层图像，对高斯金字塔各层图像进行膨胀，利用膨胀后的各层图像进行像素级图像融合，获得一幅合成图像。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述对比度金字塔图像融合具体为：

利用高斯金字塔分解获得尺寸上逐层减半的一组图像序列：

                  

其中为第l层高斯金字塔图像，l为分解层数，；为具有低通特性的窗口函数，服从高斯分布密度函数；是第0层高斯金字塔图像(i, j)处像素灰度值，即原始尺寸的板材灰度图像(i, j)处像素灰度值；

在构造出高斯金字塔图像序列后，对其进行插值膨胀，使第l层图像膨胀后与第l-1层图像尺寸相同，其运算如下：

对高斯金字塔各层分别进行插值膨胀，得到一个膨胀序列； 

其中，为拉普拉斯金字塔的第l层图像；

或者，对高斯金字塔各层分别进行插值膨胀，得到一个膨胀序列； 

其中，为对比度金字塔的第l层图像；

膨胀后的各层图像进行像素级图像融合按照下式计算：

         。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

对合成图像利用一阶矩、二阶矩和三阶矩特征进行分类识别工作，图像一阶矩u1、二阶矩u2和三阶矩u3表示如下：

 

其中，M和N表示图像尺寸，表示合成图像位置(i, j)处像素灰度值。