[發明專利]基于單目多視成像的穗狀水果自動檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201610115983.2
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105738294B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 蔡健榮;袁雷明;孫力;趙杰文;林顥
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/84;G01N15/02;G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于單目多視成像的穗狀水果檢測裝置，其特征在于，包括傳輸模塊、稱重模塊(10)、平面鏡組(9)、成像組件、光照箱(4)、光照箱支架(5)、數據處理器(12)、顯示器(7)和分揀裝置(6)；所述傳輸模塊包括傳送帶(1)、鏈條傳輸電機和懸掛夾持機構(3)；所述鏈條傳輸電機的輸出端連接傳送帶(1)；所述傳送帶(1)下部設有多組懸掛夾持機構(3)；所述傳送帶(1)上部安裝有稱重模塊(10)；所述稱重模塊(10)用于動態測量穗狀水果的質量；所述平面鏡組(9)為兩片相同尺寸的豎直放置的平面鏡，兩個平面鏡的前表面相對設置，且前表面鍍鋁，通過鍍鋁面反射光線；兩片平面鏡的一側邊重合，另一側邊連線與傳送帶(1)平行；所述稱重模塊(10)和平面鏡組(9)外側罩有光照箱(4)，所述光照箱(4)安裝在光照箱支架(5)上部；所述成像組件包括CCD攝像機(11)和位于CCD攝像機(11)前端的偏振片；所述稱重模塊(10)和CCD攝像機(11)的輸出端均連接數據處理器(12)的輸入端；所述數據處理器(12)的輸出端連接顯示器(7)和分揀裝置(6)；

兩片平面鏡之間的夾角2β₁、水果最大寬度W、CCD攝像機(11)前端距傳送帶的垂直距離D、兩片平面鏡的相交線距傳送帶的垂直距離L滿足下列式子：

其中，a＝tanβ₁，

2.根據權利要求1所述一種基于單目多視成像的穗狀水果檢測裝置，其特征在于，兩片平面鏡之間的夾角2β₁為100-110°；兩片平面鏡的相交線距傳送帶的垂直距離L為273mm；所述CCD攝像機(11)前端距傳送帶的垂直距離D為800mm。

3.一種基于單目多視成像的穗狀水果檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：安裝好穗狀水果檢測裝置的各個結構；將穗狀水果(2)固定在懸掛夾持機構上(3)；啟動鏈條傳輸電機，穗狀水果(2)隨著傳送帶(1)移動；

S2：當穗狀水果(2)移動至稱重模塊(10)時，橋式稱重傳感器測量穗狀水果(2)的重量信息，并傳遞至數據處理器(12)；當穗狀水果(2)移動至與CCD攝像機(11)平行時，CCD攝像機(11)對穗狀水果(2)拍攝，并將圖像信息傳遞至數據處理器(12)；

S3：數據處理器(12)對接收到的信息分析、處理，并將結果輸出至顯示器(7)，并將相應指令給分揀裝置(6)執行；

步驟S3中所述數據處理器(12)對接收到的信息分析、處理過程如下：

①分割果穗感興趣區域：將接收到的圖像進行預處理；利用局部閾值方法將圖像前景分割，區域形態學運算對分割候選區域濾除干擾區域，并利用果實區域特征篩選圖像區域；按實像與虛像高度之間的比值作為虛像目標的放大因子，采用仿射變換方法將虛像放大至實像尺寸，放大后的虛像區域與實像區域統稱為感興趣區域；

②果穗顏色的判斷：從感興趣區域中分割出熟時的顏色區域，累加三個果穗區域的成熟面積，并將其與總面積的比值與分類標準比較，確定果穗顏色等級；

③果穗形狀的判斷：將圖像測量得到的平均面積小于A₀或果穗高度小于H₀的果穗樣本歸為不合格果穗；其次針對扁擔型穗狀水果，采用果穗區段[0.45,0.85]的極小值ym與次最大值yn比值R進行判斷，所述次最大值為即極小值之后的最大值，確定分級閾值R₀，若其中一個R值小于R₀時，即認為是不合格果穗，否則歸為合格果穗；

④果穗緊實度的判斷：根據果穗的投影關系、空間形狀，計算其視在體積、容積密度，以及從果穗感興趣區域提取區域的形狀特征參數，與參照國際葡萄與葡萄酒組織制訂的人工評價果穗緊實度結果之間建立偏最小二乘定量模型，預測果穗的緊實度，剔除緊實度異常的果穗；

⑤果穗顆粒數目及尺寸：對感興趣區域邊緣進行圓弧分割，選擇圓弧進行最小二乘標準圓擬合標準圓擬合，得到果穗表面的顆粒直徑d及顆粒數量c；進而得到果粒重量統計擬合圓重量分布直方圖，按照符合正態分布的方法，再依據果穗總質量m₀推算出果穗總顆粒數目