[發(fā)明專利]一種基于圖像的糖晶體分類識別及結晶質量控制方法

有效

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• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106599902B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 楊麗明;張攀;董超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高;傅朝棟

本發(fā)明公開了一種基于圖像的糖晶體分類識別及結晶質量控制方法，屬于圖像識別分類技術和工業(yè)控制系統(tǒng)領域。步驟：1)在給光裝置的協(xié)同下，從顯微攝像裝置中獲取糖晶體的原始樣本圖像，利用圖像預處理技術對原始樣本圖像進行預處理，并對預處理后的圖像進行分割，獲得糖晶體樣本圖像的感興趣區(qū)；2)針對感興趣區(qū)，根據(jù)給定的識別特征從中提取每幅樣本圖像的特征參數(shù)并利用其對并聯(lián)多分類器進行訓練；3)設定控制周期，以一個控制周期為單位，在周期內獲取待分類圖像，預處理后利用訓練好的并聯(lián)多分類器進行分類，根據(jù)分類結果計算出糖晶體的結晶狀態(tài)信息；4)根據(jù)結晶狀態(tài)信息控制執(zhí)行裝置動作。該方法可從整體上實現(xiàn)煮糖結晶工序的自動化。

技術領域

本發(fā)明涉及圖像識別分類技術和工業(yè)控制系統(tǒng)，特別涉及糖晶體圖像多分類器、利用多分類器對糖晶體圖像進行分類的方法和裝置，以及利用識別分類結果進行糖結晶質量控制的控制方法。

背景技術

工業(yè)上，煮糖結晶過程需要操作人員不斷地觀察罐內晶粒狀況，以便采取相應的操作。目前多數(shù)糖廠都是抽樣探棒取出糖膏樣品在燈下觀察或手捻憑感覺來判斷，不能直接觀察到罐內晶粒變化情況，給操作的準確性帶來了一定困難。為解決這一問題，人們開發(fā)、研制了基于視頻技術的煮糖顯微觀察鏡，通過裝在罐壁上的顯微鏡，可以清晰地觀察罐內晶體的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)不正常晶粒生長，以便采取相應的操作。實際上，這還是依賴于人眼工作，只是把勞動力從直接辨別探棒取樣的晶體質量狀況，轉移到人眼觀察煮糖顯微鏡采集的圖像上，并未改變人工的傳統(tǒng)工作方式。為了實現(xiàn)煮糖過程的自動化，對煮糖顯微觀察鏡采集出來的糖晶體圖像自動識別分類具有很重要的意義。

然而，一方面由于糖晶體表面較光滑，整體透明，當采集圖像時，光線從晶體背部射入，穿過晶體，在晶體較平滑的平面透射出的亮度就很高，其它部分則較暗，采集出來的圖像是一個存在嚴重噪聲的圖像；另一方面，符合質量要求的晶體中混雜著各種晶體，如聚晶、粘晶、偽晶等，使得樣本的種類大大增加。因此，國內外目前對糖晶體的識別分類仍沒有行之有效的方法。

糖晶體的自動識別分類是煮糖過程的自動化的重要的一環(huán)，它所獲得的結果是后續(xù)控制系統(tǒng)的決策依據(jù)，得不到準確的識別分類結果，就無法實現(xiàn)煮糖過程的自動化。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的問題，并提供一種基于圖像的糖晶體分類識別及結晶質量控制方法。

基于圖像的糖晶體分類識別及結晶質量控制方法，由以下步驟組成：

1)在給光裝置的協(xié)同下，從顯微攝像裝置中獲取糖晶體的原始樣本圖像，利用圖像預處理技術對原始樣本圖像進行預處理，并對預處理后的圖像進行分割，獲得糖晶體樣本圖像的感興趣區(qū)；

2)針對感興趣區(qū)，根據(jù)給定的識別特征從中提取每幅樣本圖像的特征參數(shù)并利用其對并聯(lián)多分類器進行訓練；

3)設定控制周期，以一個控制周期為單位，在周期內獲取待分類圖像，預處理后利用訓練好的并聯(lián)多分類器進行分類，根據(jù)分類結果計算出糖晶體的結晶狀態(tài)信息；

4)根據(jù)結晶狀態(tài)信息控制執(zhí)行裝置動作，進行加水或加蜜。

上述技術方案中，各步驟可采用如下實現(xiàn)方式：

步驟2)中并聯(lián)多分類器的訓練由以下步驟組成：

2.1)針對糖晶體的特性選擇糖晶體圖像識別特征并在擬合過程中取舍校正，識別特征包括：單個晶體顆粒面積大小、晶體顆粒數(shù)目、晶體面積與圖像面積比、透明度和形狀；

2.2)規(guī)定識別分類的結果只有兩類，一類是符合質量要求的糖晶體圖像，定義為clear，另一類是不符合質量要求的糖晶體圖像，定義為unclear；