[發明專利]一種冬蟲夏草智能化分揀系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201810122817.4
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108311411B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 張開生;薛楊;楊帆;李霞;陳曉屹;梁加力;李媛媛;楊曉瑜;成立;姜莎莎
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B07C5/34
• 分類號: B07C5/34;B07C5/36;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 王晶

1.一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，包括圖像信息采集模塊、分揀控制模塊和上位機監控模塊，圖像信息采集模塊包括分揀攝像頭(4)、顯示屏(6)和微處理器(5)；分揀控制模塊包括傳送帶(1)、電機(2)、稱重裝置和分揀裝置，分揀裝置為滑靴(3)；上位機監控模塊包括上位機攝像頭(7)與上位機(8)；

所述傳送帶(1)，傳送需要分揀的冬蟲夏草，設置有多個入口和分揀道口；

所述電機(2)，設置于傳送帶(1)兩端，用于控制傳送帶(1)的運行；

所述滑靴(3)，設置于每個分揀道口處，用于對相應分揀道口的冬蟲夏草進行分揀，并由稱重裝置獲取冬蟲夏草質量，以對冬蟲夏草進行識別及等級分級；

所述分揀攝像頭(4)，設置于分揀道口上方，用于獲取冬蟲夏草圖像；

所述微處理器(5)，選用STM32微處理器進行冬蟲夏草分揀，通過基于SURF算法的卷積神經網絡識別冬蟲夏草物種，運用Canny算法和Hu矩進行冬蟲夏草等級分揀處理冬蟲夏草圖像，并控制滑靴(3)進行分揀；

所述顯示屏(6)，設置于分揀道口處，用于顯示獲取到的冬蟲夏草信息；

所述上位機攝像頭(7)，設置于整個系統的上方，用于監控分揀情況，并實時反饋給上位機(8)；

所述上位機(8)，連接上位機攝像頭(7)，用于實時顯示當前分揀情況，以控制電機(2)速度。

2.根據權利要求1所述的一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，所述的顯示屏(6)為LCD顯示屏。

3.根據權利要求1所述的一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，所述的微處理器(5)為嵌入式微處理器，所述的電機(2)為步進電機。

4.根據權利要求1所述的一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，所述的攝像頭(4)選用OV7670攝像頭。

5.根據權利要求1所述的一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，所述的冬蟲夏草分揀包括基于SURF算法的卷積神經網絡模型的冬蟲夏草識別和基于Canny邊緣檢測和Hu矩的冬蟲夏草等級分揀，將工業攝像頭拍攝多角度冬蟲夏草圖像，經圖像預處理，歸一化后，通過SURF算法獲取冬蟲夏草特征點區域圖作為卷積神經網絡的輸入樣本，運用人工蜂群ABC算法替代傳統的梯度下降法，搭建卷積神經網絡模型，通過對同一冬蟲夏草多角度比對，運用投票機制，判斷物種性狀，提高識別準確度，將識別是冬蟲夏草的品種經Canny邊緣檢測和Hu矩算法，確認得到冬蟲夏草大小及蟲體所占比例，并結合冬蟲夏草質量，判斷冬蟲夏草等級。

6.根據權利要求5所述的一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，所述的卷積神經網絡模型設計由輸入層、3個卷積層、3個池化層和全連接層四部分組成，輸入層圖像大小均為64*64像素，卷積層為C1、C3和C5，其中C1和C3選用大小為5*5的卷積核，C5卷積核的大小是4*4，以確保最后池化層輸出為1*1的特征圖，模型中S2、S4、S6為池化層，選用2*2的最大池化窗口，取出4個中最大的數據信息作為特征圖輸出，將C1的60*60特征圖通過S2、S4、S6降為得到1*1的結果，全連接層類似于BP神經網絡架構，由輸入層、隱層和輸出層三部分組成，其中輸入層為S6池化后特征圖得到的列向量，隱層為一層非線性映射，輸出層為整個神經網絡的輸出結果，輸出值為1、2，其中1代表冬蟲夏草種類，2代表非冬蟲夏草種類。

7.根據權利要求1所述的一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，所述SURF算法是一種圖像檢索算法，通過提取12點最強特征點區域作為卷積神經網絡的輸入，以便于獲取更加準確的冬蟲夏草特征圖。

8.根據權利要求1所述的一種冬蟲夏草智能化分揀系統，其特征在于，所述的上位機攝像頭(7)記錄分揀狀況，通過圖像處理技術，判斷當前傳送帶上的冬蟲夏草數量，根據冬蟲夏草數量，時間約束條件，通過粒子群算法，控制優化電機(2)速度。

9.一種冬蟲夏草智能化分揀系統的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：將冬蟲夏草放入傳送帶(1)入口處，冬蟲夏草到達分揀道口；

步驟二：分揀道口上方裝有攝像頭(4)，攝像頭(4)獲取當前冬蟲夏草的圖像，通過串口送入微處理器(5)進行圖像處理、基于SURF算法的卷積神經網絡算法處理，以得到冬蟲夏草種類的物種，并運用Canny算法和Hu矩進行冬蟲夏草等級分揀處理冬蟲夏草圖像，顯示在LCD顯示屏上，控制滑靴(3)分揀，并且通過無線傳輸技術發送給上位機(8)的數據庫；

步驟三：上位機攝像頭(7)記錄分揀狀況，通過圖像處理技術，判斷當前傳送帶(1)上的冬蟲夏草數量，根據冬蟲夏草數量，時間約束條件，通過粒子群算法，控制優化電機(2)速度。