一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，其特征在于：多光譜照明單元由7個(gè)不同波長(zhǎng)范圍的LED發(fā)光二極管并聯(lián)組成全光譜發(fā)光單元，其中7個(gè)LED發(fā)光二極管采用不同波長(zhǎng)的LED，每個(gè)LED發(fā)光二極管分別連接到7個(gè)放大器驅(qū)動(dòng)器，再與DSP處理模塊連接，DSP處理模塊與光譜采集反饋單元電路連接，光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元電路包括LED接口、放大器驅(qū)動(dòng)器、DSP處理模塊、光譜采集反饋單元接口、計(jì)算機(jī)USB接口、供電電源；其一套光源就可實(shí)現(xiàn)多種不同的光譜特征組成，適應(yīng)于不同照明需求的所有物體，保證了彩色采集圖像的性能和適應(yīng)性。
【專利說(shuō)明】—種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，用于彩色相機(jī)圖像采集的照明。

【背景技術(shù)】
[0002]在彩色圖像視覺(jué)系統(tǒng)中，由于被采集物體的表面材料不同，其反射光譜、和吸收光譜不同。為了采集真實(shí)的彩色圖像，彩色圖像采集系統(tǒng)中的光源的光譜要與被采集物體材料特性相匹配。采用傳統(tǒng)的固定光譜特征光源，無(wú)法滿足對(duì)不同物體的真實(shí)圖像采集。例如，有些材料適合短波長(zhǎng)光譜光源的照明，而有些材料適合長(zhǎng)波長(zhǎng)光譜光源照明，采用一套傳統(tǒng)的固定光譜特征光源無(wú)法滿足要求，只能通過(guò)改換圖像采集照明光源解決，增加了成本，限制了彩色圖像視覺(jué)系統(tǒng)的性能和適應(yīng)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決這個(gè)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，其一套光源就可實(shí)現(xiàn)多種不同的光譜特征組成，適應(yīng)于不同照明需求的所有物體，保證了彩色采集圖像的性能和適應(yīng)性。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，由多光譜照明單元、放大器驅(qū)動(dòng)器、DSP處理模塊、光譜采集反饋單元組成；其特征在于:多光譜照明單元由7個(gè)不同波長(zhǎng)范圍的LED發(fā)光二極管并聯(lián)組成全光譜發(fā)光單元，其中7個(gè)LED發(fā)光二極管采用不同波長(zhǎng)的LED，主體顏色與波長(zhǎng)范圍分別是:波長(zhǎng)范圍為615納米-650納米的紅光LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為600納米-610納米的橙色LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為580納米-595納米黃色LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為565納米-575納米黃綠LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為495納米-530納米綠色LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為450納米-480納米藍(lán)光LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為370納米-410納米紫色LED發(fā)光二極管；每個(gè)LED發(fā)光二極管分別連接到7個(gè)放大器驅(qū)動(dòng)器，再與DSP處理模塊連接，DSP處理模塊與光譜采集反饋單元電路連接，光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元電路包括LED接口、放大器驅(qū)動(dòng)器、DSP處理模塊、光譜采集反饋單元接口、計(jì)算機(jī)USB接口、供電電源；所述的LED接口是連接到7個(gè)LED發(fā)光二極管，用于控制發(fā)光二極管電流；
[0005]所述放大器驅(qū)動(dòng)器是把DSP處理模塊傳輸過(guò)來(lái)的控制信號(hào)進(jìn)行放大處理后驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管發(fā)光；
[0006]所述光譜采集反饋單元接口接收發(fā)光二極管的光譜值后再發(fā)送給DSP處理模塊的接口 ；
[0007]LED接口單元的每一個(gè)接口的I腳接RCD-24的每一個(gè)模塊的5腳，
[0008]LED接口單元的每一個(gè)接口的2腳接RCD-24的每一個(gè)模塊的6腳，
[0009]放大器驅(qū)動(dòng)器單元中每一個(gè)RCD-24的2腳接對(duì)應(yīng)的LM358的7腳，
[0010]每一個(gè)RCD-24的3腳接DSP處理模塊對(duì)應(yīng)的I/O 口，[0011〕每一個(gè)0058的5腳接03？處理模塊對(duì)應(yīng)的1/0 口，
[0012]08？處理模塊的135腳接光譜采集反饋單元接口的2腳，
[0013]08？處理模塊的136腳接光譜采集反饋單元接口的1腳，
[0014]08？處理模塊的132腳接計(jì)算機(jī)…8接口單元的18腳，
[0015]08？處理模塊的131腳接計(jì)算機(jī)…8接口單元的19腳，
[0016]08？處理模塊的130腳接計(jì)算機(jī)…8接口單元的20腳，
[0017]08？處理模塊的129腳接計(jì)算機(jī)…8接口單元的21腳，
[0018]08？處理模塊的128腳接計(jì)算機(jī)…8接口單元的22腳，
[0019]08？處理模塊的127腳接計(jì)算機(jī)…8接口單元的23腳，
[0020]08？處理模塊的124腳接計(jì)算機(jī)[38接口單元的24腳，
[0021]08？處理模塊的123腳接計(jì)算機(jī)[38接口單元的25腳。
[0022]所述的03？處理模塊采用 113320？28335，計(jì)算機(jī)舊8 接口 [38-(^7(:68013^-56,
[0023]供電電源采用1？37670301。
[0024]本實(shí)用新型的積極效果是采用一套光源，就可實(shí)現(xiàn)反射光譜和顏色各不相同的物體的真實(shí)圖像采集，提高了彩色采集圖像的性能和適應(yīng)性；提高了模式識(shí)別、數(shù)字圖像處理、機(jī)器視覺(jué)等各領(lǐng)域的彩色圖像視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型的示意圖。
[0026]圖2為光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元電路框圖。
[0027]圖3為本實(shí)用新型的電路連接圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述:如圖1-3所示，一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，由多光譜照明單元、光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元、光譜采集反饋單元組成；其特征在于:多光譜照明單元由7個(gè)不同波長(zhǎng)范圍的120發(fā)光二極管并聯(lián)組成全光譜發(fā)光單元，其中7個(gè)[￡0發(fā)光二極管采用不同波長(zhǎng)的1^0，主體顏色與波長(zhǎng)范圍分別是:波長(zhǎng)范圍為615納米-650納米的紅光[￡0發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為600納米-610納米的橙色[￡0發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為580納米-595納米黃色[￡0發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為565納米-575納米黃綠[￡0發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為495納米-530納米綠色[￡0發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為450納米-480納米藍(lán)光[￡0發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為370納米-410納米紫色120發(fā)光二極管；每個(gè)120發(fā)光二極管分別連接到7個(gè)放大器驅(qū)動(dòng)器，再與03？處理模塊連接，08？處理模塊與光譜采集反饋單元電路連接。
[0029]所述的光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元包括1^0接口、放大器驅(qū)動(dòng)器、08？處理模塊、光譜采集反饋單元接口、計(jì)算機(jī)舊8接口、供電電源；其中所述的[￡0接口是連接到7個(gè)120發(fā)光二極管，用于控制發(fā)光二極管電流；
[0030]所述放大器驅(qū)動(dòng)器是把03？處理模塊傳輸過(guò)來(lái)的控制信號(hào)進(jìn)行放大處理后驅(qū)動(dòng)120發(fā)光二極管發(fā)光；
[0031]所述光譜采集反饋單元接口接收發(fā)光二極管的光譜值后再發(fā)送給03？處理模塊的接口 ；
[0032]LED接口單元的每一個(gè)接口的I腳接RCD-24的每一個(gè)模塊的5腳，
[0033]LED接口單元的每一個(gè)接口的2腳接RCD-24的每一個(gè)模塊的6腳，
[0034]放大器驅(qū)動(dòng)器單元中每一個(gè)RCD-24的2腳接對(duì)應(yīng)的LM358的7腳，
[0035]每一個(gè)RCD-24的3腳接DSP處理模塊對(duì)應(yīng)的I/O 口，
[0036]每一個(gè)LM358的5腳接DSP處理模塊對(duì)應(yīng)的I/O 口，
[0037]DSP處理模塊的135腳接光譜采集反饋單元接口的2腳，
[0038]DSP處理模塊的136腳接光譜采集反饋單元接口的I腳，
[0039]DSP處理模塊的132腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的18腳，
[0040]DSP處理模塊的131腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的19腳，
[0041]DSP處理模塊的130腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的20腳，
[0042]DSP處理模塊的129腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的21腳，
[0043]DSP處理模塊的128腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的22腳，
[0044]DSP處理模塊的127腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的23腳，
[0045]DSP處理模塊的124腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的24腳，
[0046]DSP處理模塊的123腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的25腳。
[0047]所述的DSP 處理模塊采用 TMS320F28335,計(jì)算機(jī) USB 接口 USB-CY7C68013A-56,
[0048]供電電源采用TPS767D301。
[0049]使用時(shí)根據(jù)被采集物體的表面顏色、反射光譜、反射率和吸收光譜不同，指定一種光譜特征，將其傳遞到光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元。
[0050]光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元接收到期望的光譜特征后，將其設(shè)置為預(yù)期光源的調(diào)整目標(biāo)值。
[0051]光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)光譜采集反饋單元，得到當(dāng)前光源的光譜特征，將其設(shè)置為光源光譜反饋值。
[0052]光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)比較期望的光譜特征和當(dāng)前光源的光譜特征，通過(guò)計(jì)算，得到7個(gè)LED發(fā)光二極管的電流值。
[0053]光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)7個(gè)LED發(fā)光二極管的電流，通過(guò)調(diào)整每個(gè)不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光二極管電流，實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)光譜的強(qiáng)度的調(diào)整。
[0054]最終，本套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了符合期望的光譜特征的光源。
[0055]測(cè)量當(dāng)前光源的光譜特征，經(jīng)過(guò)DSP處理模塊，控制7個(gè)通道的LED發(fā)光二極管的電流，從而控制各通道LED亮度的光強(qiáng)度，最終擬合出期望的光譜特征光源。
[0056]光譜采集反饋單元，由一臺(tái)光纖光譜儀組成。一方面，它通過(guò)光纖采集光源發(fā)出的光，進(jìn)行光譜特征采集；另一方面，它把光譜特征數(shù)據(jù)反饋給光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元。
[0057]應(yīng)用時(shí)，根據(jù)不同物體的彩色采集要求，使用者提出期望的光譜特征光源，并通過(guò)計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面，把此光譜特征傳遞給光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元。光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元接收到期望的光譜特征后，將其設(shè)置為閉環(huán)調(diào)整目標(biāo)值。通過(guò)光譜采集反饋單元得到當(dāng)前光譜特征，將其設(shè)置為反饋值。驅(qū)動(dòng)7個(gè)LED發(fā)光二極管的電流，設(shè)置為控制值。光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)目標(biāo)值與反饋值的誤差，采用比例反饋閉環(huán)控制原理，自動(dòng)調(diào)整7個(gè)LED發(fā)光二極管的電流。經(jīng)過(guò)若干周期的調(diào)整，使反饋值與預(yù)期值近似，實(shí)現(xiàn)了使用者預(yù)期的光譜特征，實(shí)現(xiàn)可調(diào)光譜光源。
[0058]計(jì)算機(jī)將期望的光譜特征值通過(guò)USB接口發(fā)送到DSP處理模塊中，DSPDSP處理模塊將其設(shè)置為預(yù)期光源的調(diào)整目標(biāo)值。
[0059]Dsrosp處理模塊通過(guò)對(duì)預(yù)期的光譜目標(biāo)值計(jì)算，控制驅(qū)動(dòng)調(diào)整每個(gè)不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光二極管電流，發(fā)出對(duì)應(yīng)光譜值。
[0060]與此同時(shí)，由光譜采集反饋單元對(duì)LED光源進(jìn)行檢測(cè)，把當(dāng)前的光譜值通過(guò)光譜采集反饋單元接口傳回給Dsrosp處理模塊；Dsrosp處理模塊通過(guò)比較期望的光譜特征和當(dāng)前光源的光譜特征，通過(guò)計(jì)算，得到7個(gè)LED發(fā)光二極管的電流值，通過(guò)調(diào)整每個(gè)不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光二極管電流，實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)光譜的強(qiáng)度的調(diào)整，直到符合期望的光譜特征的光源。
【權(quán)利要求】
1.一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，由多光譜照明單元、放大器驅(qū)動(dòng)器、DSP處理模塊、光譜采集反饋單元組成；其特征在于:多光譜照明單元由7個(gè)不同波長(zhǎng)范圍的LED發(fā)光二極管并聯(lián)組成全光譜發(fā)光單元，其中7個(gè)LED發(fā)光二極管采用不同波長(zhǎng)的LED，主體顏色與波長(zhǎng)范圍分別是:波長(zhǎng)范圍為615納米-650納米的紅光LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為600納米-610納米的橙色LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為580納米-595納米黃色LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為565納米-575納米黃綠LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為495納米-530納米綠色LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為450納米-480納米藍(lán)光LED發(fā)光二極管、波長(zhǎng)范圍為370納米-410納米紫色LED發(fā)光二極管；每個(gè)LED發(fā)光二極管分別連接到7個(gè)放大器驅(qū)動(dòng)器，再與DSP處理模塊連接，DSP處理模塊與光譜采集反饋單元電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，其特征在于所述的光譜合成控制與驅(qū)動(dòng)單元的電路包括LED接口、放大器驅(qū)動(dòng)器、DSP處理模塊、光譜采集反饋單元接口、計(jì)算機(jī)USB接口、供電電源；所述的LED接口是連接到7個(gè)LED發(fā)光二極管，用于控制發(fā)光二極管電流；放大器驅(qū)動(dòng)器是把DSP處理模塊傳輸過(guò)來(lái)的控制信號(hào)進(jìn)行放大處理后驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管發(fā)光；所述光譜采集反饋單元接口接收發(fā)光二極管的光譜值后再發(fā)送給DSP處理模塊的接口； LED接口單元的每一個(gè)接口的I腳接RCD-24的每一個(gè)模塊的5腳，LED接口單元的每一個(gè)接口的2腳接RCD-24的每一個(gè)模塊的6腳，放大器驅(qū)動(dòng)器單元中每一個(gè)RCD-24的2腳接對(duì)應(yīng)的LM358的7腳，每一個(gè)RCD-24的3腳接DSP處理模塊對(duì)應(yīng)的I/O 口，每一個(gè)LM358的5腳接DSP處理模塊對(duì)應(yīng)的I/O 口，DSP處理模塊的135腳接光譜采集反饋單元接口的2腳，DSP處理模塊的136腳接光譜采集反饋單元接口的I腳，DSP處理模塊的132腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的18腳，DSP處理模塊的131腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的19腳，DSP處理模塊的130腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的20腳，DSP處理模塊的129腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的21腳，DSP處理模塊的128腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的22腳，DSP處理模塊的127腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的23腳，DSP處理模塊的124腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的24腳，DSP處理模塊的123腳接計(jì)算機(jī)USB接口單元的25腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于彩色圖像采集的可調(diào)光譜光源，其特征在于所述的DSP處理模塊采用TMS320F28335，計(jì)算機(jī)USB接口 USB-CY7C68013A-56，供電電源采用TPS767D301。
【文檔編號(hào)】F21S8/00GK204127795SQ201420624899
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】劉立峰, 孫博, 黃洋, 鄭權(quán), 趙嶺 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司