Digitális képfeldolgozó rendszer

Átírás

1 A leírást készítette: Deákvári József, intézeti mérnök A évben az FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézetben jelentős műszerfejlesztés történt a digitális képfeldolgozás területén. Beszerzésre került egy képfeldolgozó rendszer, mely az alábbi főbb elemekből áll: 1. Foculus FO-531 digitális kamera A digitális kamera műszaki adatai: Image sensor: 1/1.8" IT CCD ICX274AQ Active Pixel: 2,010,000 pixel, 1628 (H) x 1236 (V) UXGA Data Path: 8bit or 12bit Raw RGB Pixel Size: 4.40 (H) x 4.40 (V) µm Chip size: 8.50 (H) x 6.80 (V) mm Scanning System: Progressive Scan Frame Rate: 10 / 5 / 2.5 / 1.25 (fps) Synchronization: Internal Digital Interface: IEEE1394a Software Interface: Acc. IIDC v. 1.3 Gain Control: 0-25 db Gamma: 1.0 S/N Ratio: 56 db or better Power Supply/Consumption: 8-30 VDC via IEEE1394 Cable, approx. 260 ma Transfer rate: 400Mbps Trigger mode: External Trigger Shutter Speed: 1 µsec ~ 65 sec Gain Adjustment: +/- 6dB Lens Mount: C-Mount External Dimensions/Weight: 64 (W) x 64 (H) x 60 (D) mm / approx. 300g 2. Tápegység a kamerához A hordozható számítógépek FireWire interface-ei (IEEE-1394) sajnos nem minden esetben biztosítják a kamera működéséhez szükséges tápfeszültséget, ezért erre a feladatra egy független tápegységet használunk, amely a beépített akkumulátora segítségével hosszú idejű méréseket is lehetővé tesz.

2 ábra Foculus FO-531C típusú kamera 2. ábra A digitális kamera tápegysége

3 Kameratartóval, felső és alsó megvilágítással szerelt állvány A képfeldolgozásnál a jó eredményekhez a jó minőségű kamera mellett jó minőségű objektívek, valamint jó megvilágítás is szükséges. Ennek figyelembe vételével készíttettünk el egy kameratartóval felszerelt, robosztus kivitelű asztali állványt, melynek homogén átvilágítóasztal mérete A3+. Az állvány állítható oldalsó lámpákkal (kétoldalon), valamint finomállítási lehetőséggel rendelkezik, a kameratartó maximális magassága kb. 1200mm. Az összes fényforrás nagyfrekvenciás, 5000K színhőmérsékletű fénycső (elkerülvén a káros interferálást a CCD kamera expozíciójával). Az állványt az Optika Mérnökiroda tervezte és készítette el 3. ábra Az állvány biztosítja a tárgy alsó és felső megvilágításának lehetősét

4 C-menetes CCD kamera feltét WILD M7A sztereo mikroszkóphoz Az Intézetben használt WILD gyártmányú M7A sztereo mikroszkóphoz feltétet készíttettünk, ezáltal a mikroszkóppal vizsgált tárgyakról digitális képek is készíthetők. A legfőbb követelmény volt a mikroszkóp eredeti funkcióinak megtartása és az egyszerű áttérés egyik üzemmódról a másikra. A feltétet az Optika Mérnökiroda tervezte és készítette el. 4. ábra A WILD M7A sztereo mikroszkóp A mikroszkóp átalakítása digitális üzemmódra rendkívül egyszerű, le kell venni egy csavar oldásával a sztereo feltétet és helyére kell tenni a kamera feltétet. Két megoldás is készült.

5 - 5 - FO-531 kamera Lencsés alapdarab Közdarab C-menettel 5. ábra Mikroszkóp feltét I. változat (mikroszkóp látómezője 20mm) FO-531 kamera Rögzítő gyűrű Alsó közdarab okulárral Lencsés alapdarab Közdarab C-menettel Tartó Nyalábosztós okulár 6. ábra Mikroszkóp feltét II. változat (mikroszkóp látómezője 4mm)

6 ábra A mikroszkópra szerelt digitális kamera képe a számítógépen 5. Képfeldolgozó szoftver A digitális képek feldolgozásához a National Instruments LabView fejlesztőrendszerét használjuk, az NI Vision Development Toolkit és az NI-IMAQ 1394 opcióval. A fejlesztői környezet rendkívül rugalmasan biztosítja a felhasználó számára képfeldolgozás során használt alapvető eljárásokat. Íme két egyszerű alkalmazás, mely a Vision Assistant segédprogrammal készítettünk

7 Az ezermagtömeg meghatározása mákszemeknél Ezermagtömeg a definíció alapján a minta átlagát képviselő 1000 db ép mag g-ban kifejezett tömege. Az eredmény megadható a mérés időpontjában megállapított tényleges víztartalomra vonatkoztatva. Jele: m G. Mértékegysége: g/1000db. A mérést az MSZ-6367/4-75 szabvány alapján végeztük A mérés végrehajtása A mérések során a magszámlálást a digitális képfeldolgozó rendszerrel végeztük 1. Egy A4 méretű fehér lapra rászórtuk a terményt, úgy hogy két szem ne legyen egymás mellett. Digitális fényképezőgéppel lefotóztuk a képet. 2 A National Instruments Vision Development Toolkit képfeldolgozó függvényeit alkalmazva, első lépésben fekete-fehér képpé konvertáltuk a színes képet a kép intenzitás értékei figyelembe vételével. A továbbiakban csak a kép egy kinagyított részét mutatjuk. 3. Konvolúciós szűrővel az átmeneteket kontrasztosabbá tettük.

8 Bináris képpé konvertáltuk a képet, majd a felesleges apró részleteket eltávolítottuk. 5. A program megszámolta a képen lévő objektumokat. A program lehetőséget biztosít a kiválasztott objektum további paramétereinek a meghatározására is. 8. ábra A program a darabszámon felül sok más paramétert is megad

9 - 9 - Az így megszámolt mákszemeket Sartórius 1702 típusú, m=200g méréshatárú, d=0,0001g felbontású analítikai mérleggel lemértük, a mérési eredmények táblázatban rögzítettük Sárgarépa hosszméreteinek és a vetületi felületének meghatározása 1. Elkészítettük a sárgarépa digitális képét:

10 Beolvastuk a mérés előtt felvett kalibrálási értéket, amely az objektív típusától és a fókusztávolságtól függő értékek, és azt mondja meg, hogy 1pixel a képen hány milliméternek felel meg. Ezután a program minden mért paramétert mm-ben határoz meg. 3. A színes képet fekete-fehér képpé konvertáltuk. 4. A mérni kívánt hosszak helyét meghatároztuk:

11 - 11-

12 Megmértük ezeket a hosszakat: 6. A képet bináris képpé alakítottuk:

13 Meghatároztuk a vetület felületét, az eredményeket EXCEL táblázatba mentettük.