CN105067619A - 一种用于食品安全检测的数字显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于食品安全检测的数字显微镜，属于检测设备技术领域。该数字显微镜包括：光学显微装置、图像采集装置和显示装置，所述光学显微装置包括光学镜头、成像传感器和自动对焦控制器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述光学镜头包括液体透镜。本发明提高了所采集的图像的质量，能够更清晰地呈现食品样品中的各种有形成份，从而能够更准确地进行精确识别，大大增强了食品安全检测的准确度。

Description

一种用于食品安全检测的数字显微镜

技术领域

本发明涉及一种用于食品安全检测的数字显微镜，属于检测设备技术领域。

背景技术

近年来，三聚氰胺事件、毒奶粉事件多次在媒体上曝光，涉及到因食品添加违禁物质造成的食物中毒事件时有发生，食源性疾病也不断上升，食品安全问题已成为普遍关心的民生问题。

申请号为201310270519.7，申请日为2013年7月1日的发明专利申请涉及一种食品安全快速检测仪，包括光源/单色器、检测器、微处理器、加热控温***、GSM通讯***、PC机联机***，光源/单色器和检测器之间设有比色池，比色池内设有比色瓶，光源/单色器由微处理器经光源驱动电路控制，检测器与微处理器连接，加热控温***包括恒温加热器和温度传感器，恒温加热器由微处理器经加热器驱动电路控制，温度传感器与微处理器连接，微处理器还分别与按键、显示/打印***、PC机联机***、GSM通讯***双向连接。本发明的食品安全快速检测仪解决了传统分光检测***光源老化快、使用寿命短的问题；仪器携带方便，自动化程度高，可在检测现场或流动检测车上完成检测工作，节省检测时间。

申请号为201410480251.4，申请日为2014年9月19日的发明专利申请公开了一种食品安全检测***，包括：检测终端、控制端、服务器终端三部分。检测终端，检测终端包括具有用于对食品或者农作物进行红外、紫外等照射获取红外、紫外等光谱数据的红外、紫外等检测装置、有用于与控制端进行无线通信的通信装置，通信装置为红外、蓝牙或者WIFI通信装置，通信装置与控制端无线连接；服务器终端，服务器终端具有标准样本数据库以及采样数据库和数学分析模型，服务器终端与检测终端通过控制端自带的联网装置连接；控制端，具有与检测终端和服务器终端连接的联网装置，通过联网装置，分别与检测终端和服务器终端连接。通过上述结构设计，本发明能够为消费者提供实时、可靠、详细的产品安全保障。

申请号为201410140602.7，申请日为2014年4月9日的发明便携式食品安全检测器涉及一种用于食品安全检测的装置。其目的是为了提供一种操作方便的食品安全检测器。本发明包括检测杆、上连接器、密封室、下连接器和混合室；混合室为单面敞口筒体，所述下连接器下端与混合室敞口可拆卸式密封连接，且所述下连接器设有一个薄隔层；所述密封室为双面敞口筒体，密封室下敞口与下连接器上端密封连接，密封室上敞口与上连接器下端密封连接；所述上连接器沿其高度方向开有一个通孔，且所述上连接器通孔位于所述下连接器一薄隔层的正上方；所述检测杆与上连接器通孔可滑动无隙配合，且所述检测杆杆体长度大于上连接器上端面与所述薄隔层之间的垂直距离；还包括显色卡，所述显色卡固定于检测杆杆体。

现有的食品安全检测装置主要采用气相法和光谱法，但同样浓度的试剂在不同的检测位置得到的检测结果相差比较大，而光源的亮度也容易随时间变化和光源电压波动，这就造成检测结果的混乱和不准确。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于食品安全检测的数字显微镜，提高了所采集的图像的质量，能够更清晰地呈现食品样品中的各种有形成份，从而能够更准确地进行精确识别，大大增强了食品安全检测的准确度。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种用于食品安全检测的数字显微镜，包括：

光学显微装置，用于对待测食品样品成放大的图像；

图像采集装置，用于采集光学显微装置所成的图像；

显示装置，用于显示图像采集装置所采集的图像；

所述光学显微装置包括光学镜头、成像传感器和自动对焦控制器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述图像处理模块的信号输入端连接所述成像传感器，所述图像处理模块的信号输出端连接所述电压控制器；

所述光学镜头包括液体透镜，所述液体透镜的信号输入端连接电压控制器的输出端；成像传感器位于液体透镜的后方，成像传感器获取图像后将图像信息传送给所述图像处理模块，所述图像处理模块对图像信息进行处理后，计算出对焦信号，并将对焦信号传送给电压控制器，电压控制器控制液体透镜自动对焦。

作为本发明的一种优选技术方案：所述成像传感器采用CCD传感器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述图像处理模块采用爬山法计算对焦信号。

作为本发明的一种优选技术方案：所述图像采集装置的采集频率为20帧/秒。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电压控制器为SC-01C。

作为本发明的一种优选技术方案：所述显示装置的分辨率大于等于1024×768。

本发明所述的一种用于食品安全检测的数字显微镜，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明利用液体透镜置于显微光路中代替电动变焦镜头，通过改变加在其两端电极上的电压可迅速精确的改变其焦距。

2、本发明利用液体透镜实现显微镜的自动调焦，可提高自动对焦***的速度和精度。

3、本发明的图像处理模块采用爬山法进行对焦，响应速度快、对焦精确。

4、本发明的成像传感器采用CCD传感器，具有低影像失真、体积小的优点。

5、本发明对食品样品的检测成像效果好，检测灵敏度高，易于识别致病性食源菌。

具体实施方式

下面对本发明创造做进一步详细说明。

一种用于食品安全检测的数字显微镜，包括：

光学显微装置，用于对待测食品样品成放大的图像；

图像采集装置，用于采集光学显微装置所成的图像；

显示装置，用于显示图像采集装置所采集的图像；

所述光学显微装置包括光学镜头、成像传感器和自动对焦控制器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述图像处理模块的信号输入端连接所述成像传感器，所述图像处理模块的信号输出端连接所述电压控制器；

所述光学镜头包括液体透镜，所述液体透镜的信号输入端连接电压控制器的输出端；成像传感器位于液体透镜的后方，成像传感器获取图像后将图像信息传送给所述图像处理模块，所述图像处理模块对图像信息进行处理后，计算出对焦信号，并将对焦信号传送给电压控制器，电压控制器控制液体透镜自动对焦。

作为本发明的一种优选技术方案：所述成像传感器采用CCD传感器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述图像处理模块采用爬山法计算对焦信号。

作为本发明的一种优选技术方案：所述图像采集装置的采集频率为20帧/秒。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电压控制器为SC-01C。

作为本发明的一种优选技术方案：所述显示装置的分辨率大于等于1024×768。

本发明对食品样品的检测成像效果好，检测灵敏度高，易于识别致病性食源菌。

本发明利用液体透镜置于显微光路中代替电动变焦镜头，通过改变加在其两端电极上的电压可迅速精确的改变其焦距。本发明利用液体透镜实现显微镜的自动调焦，可提高自动对焦***的速度和精度。

首先介绍一下液体透镜的原理及特性。液体变焦透镜是基于电湿效应原理的一种新型光学透镜。液体透镜包含两种液体，一种为导电液体，另一种为绝缘液体，两种液体互不浸润且有一定的折射率差。两种液体装在内壁镀有透明电极的容器中，透明电极的表面沉淀一层疏水介电层，这样，就在两层液体之间形成两个接触角和接触面。当在导电液体和内壁透明电极之间施加电压后，导电液体与电极间电场改变，从而使得接触角和接触面的形状发生改变，液体透镜的焦距也就发生改变。利用液体透镜的可变焦特性，将其加入数字显微成像***中，当液体透镜的驱动电压发生变化时，则其焦距也发生变化，根据双透镜焦距合成公式，可知整个显微***的合成焦距发生变化，因此显微成像***所能够清晰成像的物平面距离也发生变化，因此液体透镜的驱动电压和加入液体透镜的数字显微***的存在一一对应的关系，液体透镜的这种特性使得其作为一种被动测距元件成为可能。

本发明的图像处理模块采用爬山法进行对焦，响应速度快、对焦精确。

本发明采用爬山法，其基本步骤为：

1）设置初始调焦方向,沿初始调焦方向微调一步,若聚焦函数值下降量超过一个门限,则改变调焦方向。

2）沿调焦方向大步长调焦,找到聚焦函数下降点后返回调焦过程中记录的最大值点。

3）沿大步长调焦方向微调一个小步长,若聚焦函数值上升则小步长微调方向正确.否则,改变小步长调焦方向。

4）沿小步长调焦方向寻找下降点,找到聚焦函数下降点后返回调焦过程中记录

的最大值点,即为正确聚焦点。

本发明的成像传感器采用CCD传感器，具有低影像失真、体积小的优点。

CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合组件）传感器使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

CCD传感器是一种新型光电转换器件，它能存储由光产生的信号电荷。当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。它主要由光敏单元、输入结构和输出结构等组成。它具有光电转换、信息存贮和延时等功能，而且集成度高、功耗小，已经在摄像、信号处理和存贮3大领域中得到广泛的应用，尤其是在图像传感器应用方面取得令人瞩目的发展。CCD有面阵和线阵之分，面阵是把CCD像素排成1个平面的器件；而线阵是把CCD像素排成1直线的器件。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于食品安全检测的数字显微镜，包括：

光学显微装置，用于将待测食品样品成放大的图像；

图像采集装置，用于采集光学显微装置所成的图像；

显示装置，用于显示图像采集装置所采集的图像；

所述光学显微装置包括光学镜头、成像传感器和自动对焦控制器，所述自动对焦控制器包括图像处理模块和电压控制器，所述图像处理模块的信号输入端连接所述成像传感器，所述图像处理模块的信号输出端连接所述电压控制器；

其特征在于，所述光学镜头包括液体透镜，所述液体透镜的信号输入端连接电压控制器的输出端；成像传感器位于液体透镜的后方，成像传感器获取图像后将图像信息传送给所述图像处理模块，所述图像处理模块对图像信息进行处理后，计算出对焦信号，并将对焦信号传送给电压控制器，电压控制器控制液体透镜自动对焦。

2.根据权利要求1所述的一种用于食品安全检测的数字显微镜，其特征在于，所述成像传感器采用CCD传感器。

3.根据权利要求1所述的一种用于食品安全检测的数字显微镜，其特征在于，所述图像处理模块采用爬山法计算对焦信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于食品安全检测的数字显微镜，其特征在于，所述图像采集装置的采集频率为20帧/秒。

5.根据权利要求1所述的一种用于食品安全检测的数字显微镜，其特征在于，所述电压控制器为SC-01C。

6.根据权利要求1所述的一种用于食品安全检测的数字显微镜，其特征在于，所述显示装置的分辨率大于等于1024×768。