[發(fā)明專利]一種基于機器視覺的玉米籽粒破碎率在線檢測方法及裝置

有效

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• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108120715B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 王卓;楊亮;高雷;白曉平;熊鋒;尹純源;劉知祥;劉建幫
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種基于機器視覺的玉米籽粒破碎率在線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將玉米籽粒卸入到檢測箱體單元的分流模塊的上層引流料斗中，玉米籽粒經(jīng)過上層引流料斗的入料口后，一部分玉米籽粒經(jīng)下層分流料斗的入料口落在篩板層上，另一部分玉米籽粒經(jīng)下層分流料斗的斜面分流至收割機糧箱中；篩板層對落在其上的玉米籽粒，實現(xiàn)二次分流及減小單位時間內到達封閉空間模塊內的玉米籽粒數(shù)量；

步驟2：車載計算控制及顯示單元分別輸出控制信號給封閉空間模塊的頂層轉板、底層轉板的電機，初始狀態(tài)時頂層轉板處于豎直狀態(tài)以便玉米籽粒通過，底層轉板處于水平狀態(tài)以便承載玉米籽粒，到達預設時間后，電機帶動頂層轉板旋轉至水平狀態(tài)，形成封閉空間；

步驟3：車載控制及顯示單元輸出控制信號給圖像采集單元，工業(yè)CCD相機實時采集底層轉板上的玉米籽粒原始圖像并輸出給圖像處理單元；

步驟4：圖像處理單元對接收的玉米籽粒原始圖像進行處理提取玉米籽粒原始圖像的邊緣輪廓、提取破碎玉米籽粒輪廓特征并通過數(shù)據(jù)傳輸單元發(fā)送給車載計算控制及顯示單元；

步驟5：車載計算控制及顯示單元將將破碎玉米籽粒輪廓特征與破碎玉米籽粒模板進行匹配，識別破碎玉米籽粒；從而計算出破碎玉米籽粒的個數(shù)、玉米籽粒破碎率并顯示在屏幕上；

步驟6：車載計算控制及顯示單元輸出控制信號給封閉空間模塊的底層轉板的電機，控制底層轉板處于豎直狀態(tài)以便玉米籽粒卸出封閉空間模塊,進入到收割機糧箱中，完成一次玉米籽粒破碎率在線檢測，重新返回步驟1實現(xiàn)實時在線檢測。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于機器視覺的玉米籽粒破碎率在線檢測方法，其特征在于，所述步驟4具體包括以下步驟：

對接收的玉米籽粒原始圖像進行銳化、灰度轉換、邊緣檢測、去噪處理，提取玉米籽粒原始圖像的邊緣輪廓；

對玉米籽粒原始圖像的邊緣輪廓采用閾值分割和二值化處理，分離破碎玉米籽粒和完整玉米籽粒；再采用模糊聚類方法提取破碎玉米籽粒輪廓特征。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于機器視覺的玉米籽粒破碎率在線檢測方法，其特征在于，

所述銳化為通過高通濾波器，銳化采集到的玉米籽粒原始圖像的平面彩色圖像；

所述灰度轉換為對平面彩色圖像采用加權平均法進行灰度轉換，獲取灰度圖像；

所述邊緣檢測為采用sobel邊緣檢測算法，獲取籽粒輪廓邊緣；

所述去噪為采用均值濾波對邊緣檢測后的灰度圖像進行去噪處理。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種基于機器視覺的玉米籽粒破碎率在線檢測方法，其特征在于，所述模糊聚類方法結合形態(tài)學處理方法對分離后的破碎玉米籽粒圖像中的孔洞進行填充、并去除孤立點，獲取破碎玉米籽粒輪廓特征。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于機器視覺的玉米籽粒破碎率在線檢測方法，其特征在于，所述破碎玉米籽粒特征模板獲取的具體步驟包括：

S1：比較按照步驟S1.1、步驟S1.2的順序獲得的破碎玉米籽粒輪廓特征、按照步驟S1.2、步驟S1.1的順序獲得的破碎玉米籽粒輪廓特征，獲取破碎玉米籽粒輪廓特征；

S1.1：在藍色通道中采用K-means聚類分析方法區(qū)分呈白色的破碎玉米籽粒和呈黃色的完整玉米籽粒，提取破碎玉米籽粒輪廓特征；

S1.2：依次采用均值濾波去噪、背景差分法去除陰影、星型骨架法分析破碎籽粒面積、周長和籽粒對稱性，提取破碎玉米籽粒輪廓；

S2：對多個破碎玉米籽粒圖像按照步驟S1進行處理，獲取破碎玉米籽粒特征模板。

6.一種基于機器視覺的玉米籽粒破碎率在線檢測裝置，其特征在于，包括：

檢測箱體單元，包括箱體以及從上至下依次安裝的分流模塊、篩板層、封閉空間模塊；

圖像采集單元，包括工業(yè)CCD相機、光源，均安裝在封閉空間模塊內；工業(yè)CCD相機連接圖像處理單元；

圖像處理單元，為DSP芯片，連接數(shù)據(jù)傳輸單元；

數(shù)據(jù)傳輸單元，為嵌入式開發(fā)板，采用CAN總線連接車載計算控制及顯示單元進行通信；

車載計算控制及顯示單元，分別連接檢測箱體單元的封閉空間模塊、圖像處理單元。