[發明專利]一種基于PCA的塊狀農產品在線識別裝置及方法

有效

• 申請號: 201210093563.0
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102680488A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王開義;張水發;劉忠強;楊鋒
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89;G06K9/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種基于PCA的塊狀農產品在線識別裝置，其特征在于，包括：

切割系統，用于將農產品切割成塊狀；

輸送系統，用于輸送所述塊狀農產品；

機器視覺系統，用于采集所述塊狀農產品圖像；

圖像識別系統，用于根據所述圖像數據計算塊狀農產品的幾何特征及矩不變特征，并根據主成分分析PCA方法對塊狀農產品進行識別。

2.如權利要求1所述的基于PCA的塊狀農產品在線識別裝置，其特征在于，所述圖像識別系統包括：

圖像輸入輸出控制模塊，用于采集機器視覺系統中的塊狀農產品圖像并將所述圖像輸出至圖像分割模塊，以及用于顯示最終識別結果；

圖像分割模塊，用于將所述塊狀農產品圖像中的塊狀農產品目標從圖像背景中分割出來，并進行預處理；

圖像特征提取模塊，提取塊狀農產品的邊界信息和重心，并計算塊狀農產品的面積、周長和弧度幾何特征及矩不變特征；

主成分分析模塊，用于根據所述幾何特征和矩不變特征計算塊狀農產品的特征空間，并采用PCA提取塊狀農產品的主要特征；

圖像特征匹配模塊，用于計算待識別塊狀農產品的幾何特征和矩不變特征與標準塊狀農產品的主要特征在所述標準塊狀農產品的特征空間的距離，根據待識別塊狀農產品與標準塊狀農產品的相似度得出最終識別結果。

3.如權利要求1所述的基于PCA的塊狀農產品在線識別裝置，其特征在于，所述切割系統包括：切丁機和漏斗，所述切丁機用于將農產品切割成塊狀，所述漏斗將塊狀農產品均勻灑落給所述輸送系統。

4.如權利要求1所述的基于PCA的塊狀農產品在線識別裝置，其特征在于，所述輸送系統包括：振動器、第一傳送臺、第二傳送臺、直流電機和調節濾板，所述振動器通過振動運動將從所述第一傳送臺上掉落下來的塊狀農產品振散、平鋪，并且將所述塊狀農產品振動移動到所述第二傳送臺上，所述直流電機帶動所述第二傳送臺運送塊狀農產品，所述調節濾板調節允許通過的塊狀農產品的大小及個數。

5.如權利要求1所述的基于PCA的塊狀農產品在線識別裝置，其特征在于，所述機器視覺系統包括：機器視覺支撐單元、CCD攝像機、LED平面光源和DSP高速圖像處理單元，所述CCD攝像機和LED平面光源位于機器視覺支撐單元上方，所述DSP高速圖像處理單元通過IEEE1394標準接口與所述圖像識別系統連接。

6.一種基于PCA的塊狀農產品在線識別方法，其特征在于，包括：

S1：根據PCA計算標準塊狀農產品的特征空間，提取主要特征和計算主要特征的特征參數；

S2：對待識別塊狀農產品進行幾何特征和矩不變特征組成的特征向量的采集，并根據S1中的特征參數，進行在線識別。

7.如權利要求6所述的基于PCA塊狀農產品在線識別方法，其特征在于，在S1中包括：

S12：采集一幀標準塊狀農產品的圖像，并轉換到灰度空間，將所述標準塊狀農產品圖像從圖像背景中分離，并進行預處理；

S13：提取標準塊狀農產品的邊界信息和重心，并利用所述邊界信息和重心計算面積、周長和弧度幾何特征及矩不變特征。

S14：利用S13中的幾何特征及矩不變特征組成特征矩陣，并基于PCA，根據所述特征矩陣計算標準塊狀農產品的特征空間，提取所述標準塊狀農產品的主要特征并計算特征參數。

8.如權利要求7所述的基于PCA的塊狀農產品在線識別方法，其特征在于，在S12之前，還包括：

S11：將農產品切割成塊狀，并選取出標準塊狀農產品。

9.如權利要求5所述的基于PCA塊狀農產品在線識別方法，其特征在于，在S2中包括：

S22：采集一幀待識別塊狀農產品的圖像，轉換到灰度空間，將所述待識別塊狀農產品圖像從圖像背景中分離，并進行預處理；

S23：提取待識別塊狀農產品的邊界信息和重心，并利用所述的邊界信息和重心計算面積、周長和弧度幾何特征及矩不變特征；

S24：將S23中的幾何特征和矩不變特征組成的特征向量投影到標所述準塊狀農產品的特征空間，并計算待識別塊狀農產品與標準塊狀農產品在所述特征空間的距離，根據待識別塊狀農產品與標準塊狀農產品的相似度得出最終識別結果。

10.如權利要求9所述的基于PCA的塊狀農產品在線識別方法，其特征在于，在S22之前，還包括：

S21：將待識別農產品切割成塊狀。