多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)涉及一種多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于包括濾光片轉(zhuǎn)輪、三個CCD相機、電機系統(tǒng)、鹵素燈和計算機；在待測防偽樣片的前后設(shè)有鹵素燈和濾光片轉(zhuǎn)輪，濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)有多個偏振片；濾光片轉(zhuǎn)輪的后置為三個CCD相機，濾光片轉(zhuǎn)輪受控于電機系統(tǒng)；三個CCD相機將攝取的圖像輸出至計算機進行處理。本實用新型專利技術(shù)將偏振光源、波片、偏振片、CCD相機以及步進電機集成到一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)了光機電一體化，并且采用多波段1/4λ波片和偏振相機，根據(jù)探測目的自定義選擇濾光波段進行防偽辨識，三CCD相機同時工作，通過DSP精確控制電機轉(zhuǎn)動快速獲得圖像，且系統(tǒng)還具有圖像濾波、融合以及存儲等功能，因此可達到穩(wěn)定可靠工作、節(jié)省人力和財力的目的。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)，對于使用偏振防偽技術(shù)制作的偏振測試片、隱形標貼等，能夠有效檢測出其中隱藏的信息，并且本系統(tǒng)的檢測方法使用方便、檢測結(jié)果直觀可靠，在防偽鑒別領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
技術(shù)介紹
為了保護物品，例如有價文件和紙張，以及消費品領(lǐng)域的備件、藥物、紡織品或者其他注冊商標產(chǎn)品免受仿制和偽造以及篡改，并且為了可以檢測這些物品的真?zhèn)危瑸樗鼈兣渲昧颂囟ǚ纻卧Ｖ圃旆纻卧枰恍┨厥獾奈镔|(zhì)和顏料，由于它們具有特定的光學特性，故不容易被仿制。公知的防偽元件有水印、結(jié)合在紙張中的防偽線、發(fā)光或磁性顆粒等，可以將防偽元件加入印刷油墨或者浮凸全息圖中，然后作為箔元件被施加在將受保護的物品表面或者物品的包裝上。·目前，辨識偏振材料制作的防偽元件的方法，主要是依靠在偏振光下顯現(xiàn)的顏色與在自然光或燈光下顯現(xiàn)的顏色不同來實現(xiàn)的，盡管比較直觀，但是其沒有充分利用隱藏圖案的光譜和偏振特性，不能準確精細地找出防偽元件中隱藏的信息。
技術(shù)實現(xiàn)思路
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本專利技術(shù)提出一種多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)采集與處理、電機旋轉(zhuǎn)控制等多個硬件模塊，具有多波段、自動時空配準和實時性強等特點，滿足偏振防偽元件辨識的性能需求。技術(shù)方案一種多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于包括濾光片轉(zhuǎn)輪、三個CCD相機、電機系統(tǒng)、鹵素燈和計算機；在待測防偽樣片的前后設(shè)有鹵素燈和濾光片轉(zhuǎn)輪，濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)有多個偏振片；濾光片轉(zhuǎn)輪的后置為三個CCD相機，濾光片轉(zhuǎn)輪受控于電機系統(tǒng)；三個CCD相機將攝取的圖像輸出至計算機進行處理；濾光片轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)一周后，計算機對圖像校正計算偏振參數(shù)并進行圖像配準，然后再發(fā)送信號給電機系統(tǒng)控制雙層濾光片轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動；所述雙層濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)有多個圓孔，每個圓孔內(nèi)設(shè)置一個雙層濾光片，每個雙層濾光片只允許白光中的特定波段的光通過；所述三個CCD相機的前置的偏振片的偏振角度為0°、45°和90° ;三個C⑶相機、電機系統(tǒng)和計算機處理之間的循環(huán)運動關(guān)系為電機系統(tǒng)控制雙層濾光片轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)1/6周時，觸發(fā)CCD相機成像，當雙層濾光片轉(zhuǎn)輪完成I周時，計算機進行圖像校正計算偏振參數(shù)；圖像校正結(jié)束存儲完成，計算機控制電機系統(tǒng)的電機重新使得轉(zhuǎn)雙層濾光片轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)1/6周，啟動下一周期。所述雙層濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)有六個用于安裝濾光片的圓孔，每個直徑約為25mm，其中，一個圓孔為空，四個圓孔分別安裝彼此不同波長的快軸與參考方向成0°的1/4 λ波片，另一個圓孔安裝快軸與參考方向成90°的1/4λ波片，且其帶寬必須覆蓋前面四個單一波片的波長。有益效果本專利技術(shù)提 出的一種多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)，將偏振光源、波片、偏振片、CCD相機以及步進電機集成到一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)了光機電一體化，并且采用多波段1/4 λ波片和偏振相機，可以根據(jù)探測目的自定義選擇濾光波段進行防偽辨識，三CCD相機同時工作，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、快速等優(yōu)點，通過DSP精確控制電機轉(zhuǎn)動快速獲得圖像，且系統(tǒng)還具有圖像濾波、融合以及存儲等功能，因此可達到穩(wěn)定可靠工作、節(jié)省人力和財力的目的。附圖說明圖I :多波段偏振成像防偽辨識系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；圖2 :多波段偏振成像防偽辨識系統(tǒng)工作流程圖；圖3 :轉(zhuǎn)輪1/4波片安裝示意圖圖4 :成像設(shè)備中光路傳播路徑及偏振多波段數(shù)據(jù)立方體示意圖；圖5 :偏振平行光源結(jié)構(gòu)圖；圖6 :實施例圖像配準流程圖；圖7 :實施例圖像配準處理中所需標定板示意圖。具體實施方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本專利技術(shù)作進一步描述本專利技術(shù)的技術(shù)方案中，主要包括偏振光源模塊、多波段轉(zhuǎn)輪控制模塊(即電機控制模塊)，偏振相機組圖像采集模塊、圖像處理模塊等組成部分。本實施實例所采用的光源是四個鹵素燈，用四組平行光源和偏振片組成偏振光源，使用鹵素燈作為光源，在光源前放置線偏振片，偏振片后加透鏡，如圖5所示。每個線偏振片透光軸與參考方向的角度相等，光線在目標區(qū)域重合后，覆蓋面積不小于50 X 75mm,用來實現(xiàn)對待測防偽元件的偏振光照射。本實施實例所采用的計算機包括相機采集軟件，計算機型號是聯(lián)想啟天M7300，另夕卜，多路圖像傳輸裝置通常由PCI1394視頻采集卡構(gòu)成，加載于主控計算機系統(tǒng)中。本實施實例的CCD相機采用維視MV-1300，轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動電機leadshine-1. 8/4. OA步進電機，1/4 λ波片采用波長為覆蓋可見光波段和其他5個波段。轉(zhuǎn)輪的控制單元為課題組開發(fā)的偏振多波段成像儀控制系統(tǒng)。多波段轉(zhuǎn)輪控制模塊主要實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪自身濾光片的設(shè)置以及電機對同軸轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的精確控制。在轉(zhuǎn)輪上共設(shè)計了六個用于安裝濾光片的圓孔，每個直徑約為25mm，其中，一個圓孔為空，一個圓孔安裝快軸與參考方向成90°的1/4λ波片，且其帶寬必須覆蓋前面四個單一波片的波長，這樣設(shè)計便于Stokes參數(shù)計算，其余四個圓孔分別安裝彼此不同波長的快軸與參考方向成0°的1/4λ波片，如圖3所示。多波段轉(zhuǎn)輪后緊接偏振相機，偏振相機組圖像采集模塊主要實現(xiàn)三路偏振圖像的采集和存儲。該模塊涉及到三個CCD相機和三個線偏振片等硬件，三個線偏振片分別以透射軸與參考方向成0°、45°、90°的角度固定在三個CCD相機鏡頭前面，采集的圖像由計算機顯示。本專利技術(shù)的軟件流程為圖像采集、圖像配準、偏振參數(shù)計算參見圖2，介紹轉(zhuǎn)輪控制和圖像采集電路控制單元集成在DSP處理板上，是本系統(tǒng)的核心部件，其具體控制過程如下①電路控制單元中的電機控制模塊對電機進行初始化操作，通過同軸方式精確控制轉(zhuǎn)輪到正確位置，即轉(zhuǎn)輪孔與相機鏡頭完全結(jié)合；②由接近開關(guān)發(fā)送反饋信號給偏振相機圖像采集模塊，同時控制三路CXD相機，自動曝光進行成像，成像完畢后自動進行圖像的存儲； ③發(fā)送反饋信號給電機控制模塊，控制電機帶動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動60° ;④轉(zhuǎn)動完畢后，重復(fù)②，③直至預(yù)先設(shè)置的圈數(shù)，由接近開關(guān)做零點校正，發(fā)送反饋信號給電路控制單元，校正零點位置；⑤在④期間，若圖像數(shù)量滿足計算Stokes參數(shù)的要求，即可對存儲圖像進行讀取、幾何校正以及偏振參數(shù)的計算等操作。根據(jù)在計算偏振度過程中是否忽略圓偏振光強度V的影響，將偏振圖像的采集分為兩種情況(I)忽略V的影響此時只需考慮在自然光入射條件下偏振參數(shù)的計算。即只需通過空的圓孔得到三個偏振角度下的圖像就可以計算偏振參數(shù)；(2)考慮V的影響此時考慮在單色光入射條件下偏振參數(shù)的計算。即需要單一0° 1/4 λ波片的圓孔依次在三個偏振角度下成像以及90° 1/4λ波片在45°線偏振片下成像共四幅圖像才能計算出偏振參數(shù)。參見附圖6、7，主要介紹圖像配準的過程。首先將標定板放置于目標位置，且盡量與目標保持同一平面，由三個CXD相機獲取標定板圖像。然后提取三幅圖像的SIFT特征點，然后計算每個特征點的聯(lián)合描述子，接下來以其中一個相機的圖像為基準，運用雙向匹配法將其余兩幅圖像與基準圖像進行匹配，最后采用基于RANSAC算法和最小二乘法的參數(shù)估計方法求解變換模型參數(shù)，實現(xiàn)三幅圖像間的配準。介紹偏振參數(shù)計算在偏振成像技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中，一般采用Stokes矢量分析準單色平面波的偏振狀態(tài)，Stokes矢量可以描述為S = T。其中，I表示光波的總強度，Q表示水平方向上線偏振光的強度，U表不45°方向上線偏振光的強度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于包括濾光片轉(zhuǎn)輪、三個CCD相機、電機系統(tǒng)、鹵素燈和計算機；在待測防偽樣片的前后設(shè)有鹵素燈和濾光片轉(zhuǎn)輪，濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)有多個偏振片；濾光片轉(zhuǎn)輪的后置為三個CCD相機，濾光片轉(zhuǎn)輪受控于電機系統(tǒng)；三個CCD相機將攝取的圖像輸出至計算機進行處理；濾光片轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)一周后，計算機對圖像校正計算偏振參數(shù)并進行圖像配準，然后再發(fā)送信號給電機系統(tǒng)控制雙層濾光片轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動；所述雙層濾光片轉(zhuǎn)輪上設(shè)有多個圓孔，每個圓孔內(nèi)設(shè)置一個雙層濾光片，每個雙層濾光片只允許白光中的特定波段的光通過；所述三個CCD相機的前置的偏振片的偏振角度為0°、45°和90°；三個CCD相機、電機系統(tǒng)和計算機處理之間的循環(huán)運動關(guān)系為：電機系統(tǒng)控制雙層濾光片轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)1/6周時，觸發(fā)CCD相機成像，當雙層濾光片轉(zhuǎn)輪完成1周時，計算機進行圖像校正計算偏振參數(shù)；圖像校正結(jié)束存儲完成，計算機控制電機系統(tǒng)的電機重新使得轉(zhuǎn)雙層濾光片轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)1/6周，啟動下一周期。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙永強，張清勇，楊勁翔，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學，
類型：實用新型
國別省市：