[發明專利]紅提果粉的在線視覺檢測分級裝置及其方法

有效

• 申請號: 201810459187.X
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108318494B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 王巧華;肖壯;李理;高升
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/84;G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

1.一種紅提果粉的在線視覺檢測分級裝置，包括檢測分級對象紅提果粉（9）；

設置有夾持機構（1）、背景紙（2）、光室（3）、導軌（4）、光電傳感 器（5）、工業相機（6）、光源調節器（7）、光源（8）、單片機控制器（10） 和計算機（11）；

其位置和連接關系是：

在光室（3）左側的箱壁內貼有黑色的背景紙（2）；

在光室（3）的上方設置有導軌（4），在導軌（4）的下方懸掛有夾持機構（1），夾持機構（1）夾持紅提果粉（9）；

在光室（3）內的右側正對紅提果粉（9）的位置上設置有光源（8）及其光

源調節器（7）；

在光室（3）內的上面設置有光電傳感器（5），光電傳感器（5）、單片機

（10）和計算機 11 依次連接；

工業相機（6）正對紅提果粉（9），工業相機（6）和計算機（1）連接； 其特征在于：

所述計算機（11）的圖像處理軟件的工作流程：

a、讀取圖像（301）；

b、中值濾波（302）；

c、近紅外圖像閾值分割獲取二值圖像（303）；

d、提取果梗二值圖像（304）；

e、計算掩膜后無果梗的彩色圖像和二值圖像（305）；

f、統計二值圖像中紅提像素點的個數 N1（306）；

g、提取紅提所有像素點的 R、G、B 分量值并導入檢測模型（307）；

h、統計檢測模型中分類標簽為 1 的個數 N2（308）；

i、計算 N2 與 N1 的比值 P，并將其與閾值比較獲取對應的級別（309）； j、將結果保存文本文檔中（310）。

2.基于權利要求 1 所述裝置的在線視覺檢測分級方法，其特征在于：

①紅提果粉圖像的采集

將紅提果粉按照順序依次擺放到導軌上，運行電機讓紅提果粉懸掛在導軌下方行進，當傳送至光室中觸發光電傳感器時，工業相機拍照采集紅提果粉的 彩色圖像和近紅外圖像；

②紅提果粉圖像的預處理

A、對彩色圖像和近紅外圖像進行裁剪，去掉所有的背景信息而保留全部的

紅提果粉信息；

B、對彩色圖像和近紅外圖像同時采用中值濾波的方法，去除紅提果粉圖像

中的噪聲信息；

C、對紅提果粉近紅外圖像采用灰度增強的方法，加強紅提果粉表面的顏色

信息的對比度；

D、提取紅提果粉彩色圖像中的 R、G、B 分量的灰度圖，通過 2G-R-B 的色 差運算粗略獲取的果梗信息灰度圖；

E、利用 OTSU 法對果?；叶葓D像進行閾值分割，采用去除最小面積的方法， 清除零散的無用的小面積信息，最終獲取果梗的二值圖像；

F、對果梗二值圖像進行膨脹處理，并將其與紅提果粉彩色圖像進行掩膜的 乘法運算，最終獲取無果梗的紅提果粉彩色圖像；

G、采用交互式取點的方法，在任意一張無果梗的彩色圖像中，分別獲取紅提果粉和果肉區域像素點的 R、G、B 三分量的顏色特征值，并將紅提果粉區域 的分類標簽設置為 1，果肉區域的分類標簽設置為 0，獲取紅提的樣本數據；

③紅提果粉檢測模型的建立

a、統計采集到的紅提像素點樣本數據的數量，并將樣本數據按照 2：1 的原則劃分為訓練集和測試集；

b、建立訓練集判別模型，根據訓練集的 R、G、B 顏色特征值，結合果粉和果肉區域像素點的標簽屬性，建立 SVM 支持向量的判別模型；

c、根據測試集的 R、G、B 顏色特征值，預測出果粉和果肉區域，并與真實值比較，對模型進行評估；

④判別紅提果粉等級

ⅰ、采用 OTSU 法將紅提果粉近紅外灰度圖像轉化成二值圖像，將膨脹后的 果梗二值圖像與紅提果粉二值圖像掩膜相乘，獲取去除果梗后的紅提果粉二值 圖像，其中紅提果粉圖像為白色，背景圖像為黑色；

ⅱ、統計紅提果粉二值圖像中像素值為 1 的像素點個數 N1；

ⅲ、將去除果梗后的紅提果粉彩色圖像的 R、G、B 顏色特征作為檢測模型

的輸入參數，最終獲取紅提果粉和果肉的像素點，統計分類標簽為 1 的像素點 個數N2；

ⅳ、將紅提果粉像素點個數 N2 與紅提二值圖像像素點個數 N1 的比值 P 作為 紅提果粉等級的判定依據；

ⅴ、當 P 的值大于等于 0.8 時，則判定該紅提果粉等級為一級，當 P 的 值小于 0.8并大于等于 0.6 時，則判定該紅提果粉等級為二級，當 P 的值小 于 0.6 時，則判定該紅提果粉等級為三級；

ⅵ、將檢測結果按照紅提果粉的序號依次保存在文本文檔中，最終完成紅 提果粉的無損在線檢測分級。