[發明專利]果實外觀品質自動監測系統及監測方法

在審

• 申請號: 201410100566.1
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103913124A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 楊信廷;陳梅香;李明;錢建平;張勇;孫傳恒;李文勇;周超;杜曉偉;王慧
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01N21/27
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及農作物信息技術領域，具體涉及一種果實外觀品質自動監測系統及監測方法。

背景技術

果實的生長發育動態影響到果實的最終品質，決定著果品的商品價格。對果實生長發育動態的測量不僅要關注果實大小的變化，還需要關注果實顏色的變化。目前果實大小主要靠人工定期用游標卡尺到田間進行測量，顏色信息獲取主要用色差儀或比色卡進行測量。這種測量方法不連續，且容易受天氣的影響，導致不能按時測量，另外人工測量勞動強度大，耗時長，難以實時把握果實生長的全過程。隨著機器視覺的廣泛應用，機器視覺在農業領域的應用也逐漸增多，但目前應用機器視覺大多進行比較粗泛的監測，如獲取一些圖像信息、遠程進行查看等。

專利201310385269于葡萄架上固定尺子，以尺子作為參照物來估計葡萄枝條的生長情況，這種方法省時、省力，適合評價平面方向上枝條或果實的生長情況。Zeng等在設施栽培中將葡萄枝固定在垂直的木板上，采用數碼相機進行葡萄果實生長的自動監測（Zeng?Q,Wang?S,Liu?C,et?al.Development?of?a?novel?system?for?accurate?and?continuous?measurement?of?fruit?diameter?in?agriculture?and?its?applications?to?grapes[J].Journal?of?Electronic?Imaging,2009,18(4):043005-043005-12.）。而薔薇科喬木類果樹枝、葉、果的生長具有很強的空間立體性，果實的位置從剛開始結果到最后采收時會發生較大的變化，因此薔薇科喬木類果樹果實的生長難以用一個固定的參考平面進行評價。

專利201310007369發明了一種利用數碼相機測定蘋果果實著色的方法，該方法利用數碼相機在田間獲取果實圖像，然后將圖片導入計算機進行計算，獲取蘋果的顏色特征。該方法開始嘗試蘋果顏色新的評價方法，但該方法需人工到田間照相，所獲取的數據缺乏連續性、實時性。

專利201210040542發明了一種基于嵌入式雙相機平臺的智能溫室油桃果實生長速率無線監測系統。兩臺USB相機配合嵌入式技術和3G無線傳輸技術，對溫室油桃果實生長實施遠程實時監測。該專利未對果實的顏色進行計算。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的缺陷，提供一種果實外觀品質自動監測系統及監測方法，該系統通過果實自動監測裝置獲取帶有參照物和背景板的果實圖像信息，通過傳輸裝置將圖片傳到服務器，通過圖像計算獲取果實大小、顏色動態變化信息，為果樹的生產管理提供重要參考信息。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種果實外觀品質自動監測系統，所述自動監測系統包括：果實自動監測裝置、通訊裝置、服務器端計算裝置。

所述果實自動監測裝置，用于監測果實的大小及顏色，并將圖像發送至所述通訊裝置；

所述通訊裝置，用于接收和計算果實自動監測裝置發的信息數據，并將圖像發送至所述服務器端計算裝置；

所述服務器端計算裝置，用于接收所述通訊裝置傳輸的圖像信息，并對果實的大小及果實的顏色進行計算計算；

優選的，所述果實自動監測裝置還包括參照物、背景板、照相裝置、計算控制裝置、支架、底座。

所述參照物為已知大小、顏色的球形物體；

所述背景板為已知顏色的平板，固定于目標果實的后方。

所述照相裝置包括鏡頭和圖像傳感器。

所述計算控制裝置包括微控制器、圖像輸入AD轉換模塊、存儲模塊、顯示與設置頁面。

所述支架為不銹鋼材料，用于固定照相裝置和計算控制裝置。

所述支架固定于所述底座上。

優選的，所述通訊裝置可通過有線或無線傳輸的單元進行圖像信息傳輸，其中無線傳輸單元包括路由器和3G模塊。在果實自動監測裝置上監測到的果實數據通過3G模塊中的SIM卡將獲取的圖像信息發送到路由器，路由器通過有線或者無線的方式與服務器處理裝置進行數據的交互。

一種果實外觀品質自動監測方法，其特征在于，所述果實大小計算包括如下步驟：

對目標果實、參照物、背景板分割；

通過將目標果實圖形外接最大矩形，以獲得果實的最大縱橫徑位置，通過將球形參照物外接最大矩形，以獲得球形參照物圖形的直徑；

通過對目標果實外接矩形進行校正，將果實外接的矩形轉到水平位置；