[發明專利]一種籽棉雜質定量快速檢測系統及方法

在審

• 申請號: 201811623305.2
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109738436A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 周萬懷;李浩;梁后軍;徐守東;劉從九;張雪東
• 申請（專利權）人: 安徽財經大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發明公開了一種籽棉雜質定量快速檢測系統及方法，主要包括樣品圖像采集子系統和圖像分析檢測子系統，圖像采集子系統包括主控制器、檢測窗口、操作臺、采集倉室、控制信號線、主動光源、CCD相機、數據信號線、升降機構；圖像分析檢測子系統包括安裝在主控制器中的籽棉雜質含量快速分析與檢測軟件和配置在主控制器中的雜質顆粒、雜質面積百分比與含雜率之間的數學模型；籽棉雜質含量快速分析與檢測軟件基于HSI色彩空間，得到最終的雜質區域分割圖像，根據雜質形態學和紋理特征分別計算棉花植株莖稈、棉鈴殼和棉花葉片的顆粒數和面積百分比，根據相應的數學模型定量換算含雜率。

技術領域

本發明涉及棉花檢測技術領域，尤其是一種籽棉雜質定量快速檢測系統及方法。

背景技術

棉花采收時會有較多的雜質混入其中，尤其是在機采棉收獲過程中會有大量的植物性雜質(如：棉花植株的莖稈、棉鈴殼和棉花葉片等)，其占比通常在10％-15％之間，部分占比甚至高達30％。當前，籽棉雜質含量檢測方法主要有人工估驗法和試軋加打雜的方法。其中，人工估驗法因存在人為主觀因素而備受質疑；試軋加打雜的方式較為客觀、但過程繁瑣，且工作環境受到噪聲和粉塵的嚴重污染。本發明提出基于機器視覺和圖像處理技術，通過對機采籽棉中的棉花植株莖稈、棉鈴和葉片(三者占據雜質總量的90％以上)分類統計，并結合機采棉雜質顆粒數、雜質面積百分比與機采棉含雜率之間的數學模型，直接實現機采棉籽棉含雜率(植物性雜質)的快速檢測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種籽棉雜質定量快速檢測系統及方法，基于機器視覺和圖像處理技術，通過對機采籽棉中的棉花植株莖稈、棉鈴殼和葉片(三者占據雜質總量的90％以上)分類統計，并結合機采棉雜質顆粒數、雜質面積比分比與機采棉含雜率之間的數學模型，直接實現機采棉籽棉含雜率(植物性雜質)的快速檢測，進而為優化雜質清理工藝、減少棉纖維損傷，最終實現我國棉花產業的高質量發展提供技術支撐。

本發明采用的技術方案是：

一種籽棉雜質定量快速檢測系統，其特征在于：包括樣品的圖像采集子系統和圖像分析檢測子系統，所述圖像采集子系統包括主控制器、操作臺、主動光源、CCD相機，所述主控制器架設在操作臺上方，操作臺的下方設有封閉區域作為采集倉室，位于采集倉室正上方的操作臺中部開設有檢測窗口并通過玻璃面板密封，所述主動光源固定于采集倉室內部，CCD相機設置于采集倉室內部并固定于升降機構上；所述主控制器通過控制信號線連接主動光源和CCD相機，CCD相機的信號輸出端通過數據信號線連接主控制器，主控制器連接電源，主控制器同時通過控制信號線為主動光源、CCD相機供電；所述圖像分析檢測子系統包括安裝在主控制器中的籽棉雜質含量快速分析與檢測軟件和配置在主控制器中的雜質顆粒、雜質面積百分比與含雜率之間的數學模型；所述籽棉雜質含量快速分析與檢測軟件基于HSI色彩空間，先后通過梯度變換、H-minima變換、分水嶺變換與分割、根據S閾值和H閾值判別完成顏色相近的相鄰區域間的合并，得到最終的雜質區域分割圖像，根據雜質形態學和紋理特征分別計算棉花植株莖稈、棉鈴殼和棉花葉片的顆粒數和面積百分比，根據相應的數學模型定量換算含雜率。

所述的一種籽棉雜質定量快速檢測系統，其特征在于：所述升降機構包括有四個高度調節桿、一個底板、四個齒輪，底板的四角分別轉動安裝有一個齒輪，高度調節桿的內壁上設置有齒條、外壁上設置有刻度線，每個齒輪與其對應的高度調節桿上的齒條嚙合，CCD相機安裝于底板的上端面上。

所述的一種籽棉雜質定量快速檢測系統，其特征在于：所述的操作臺為雙層結構，上層為橡膠板、下層為表面涂黑的金屬板。

所述的一種籽棉雜質定量快速檢測系統，其特征在于：所述操作臺的中部開設的檢測窗口的橡膠板洞口大于金屬板洞口，檢測窗口密封采用的玻璃面板密封在金屬板上。

所述的一種籽棉雜質定量快速檢測系統，其特征在于：所述的主動光源的器材選用可見波段LED燈或鹵素燈，照射角度與水平面呈40-50°夾角。