[發(fā)明專利]基于深度相機與機器學習的糖果缺陷檢測裝置及分類方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110264308.7 | 申請日： | 2021-03-11 |
| 公開（公告）號： | CN112950602B | 公開（公告）日： | 2022-01-18 |
| 發(fā)明（設計）人： | 倪超;王錦亞;李振業(yè);程磊;居榮華 | 申請（專利權）人： | 南京林業(yè)大學 |
| 主分類號： | G06T7/00 | 分類號： | G06T7/00;G06T7/12;G06T7/62;G06T7/90;G06V10/764;G06V10/82;G06V10/762;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08 |
| 代理公司： | 南京申云知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32274 | 代理人： | 田沛沛;邱興天 |
| 地址： | 210037 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 深度 相機 機器 學習 糖果 缺陷 檢測 裝置 分類 方法 | ||
1.一種基于深度相機與機器學習的糖果缺陷檢測裝置，其特征在于，包括：糖果進料斗、傳送帶、深度相機、光源、工控機和分選機構(gòu)，所述糖果進料斗和分選機構(gòu)分別設置在傳送帶的兩端，所述糖果進料斗內(nèi)設置有隔斷冷卻履帶，在所述隔斷冷卻履帶上設置有隔斷冷卻板，實現(xiàn)剛凝固定型的糖果的等量分割；所述深度相機和光源設置在傳送帶的上方；所述深度相機與工控機連接，深度相機采集的糖果圖像傳輸至工控機，工控機實現(xiàn)糖果圖像的計算與分類，并根據(jù)分類結(jié)果控制分選機構(gòu)，收集缺陷糖果；
缺陷糖果的分類方法采用機器視覺算法與深度學習中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合來實現(xiàn)，利用機器視覺算法在RGB顏色空間對圖像進行特征提取，并對圖像中粘連的糖果進行凸包分割；分割后的圖像輸入至卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡進行缺陷糖果分類，輸出糖果類型和缺陷糖果的缺損面積；
在判斷出粘連糖果之后，通過橢圓擬合找到粘連糖果凸包上的兩個凹點，將凹點連接形成分割線，完成對粘連糖果的分割，凹點檢測的具體步驟如下：
1)采用八鄰域的鏈碼跟蹤法提取圖像中的粘連區(qū)域；
2)根據(jù)凸封閉包的判定方法，計算粘連區(qū)域的凸封閉包；
3)凸封閉包減去原粘連區(qū)域，得到凹區(qū)域的輪廓，利用歐幾里德距離公式：
式中，D表示兩個凹點之間的距離，x1表示在2維歐式空間中第1個凹點的橫坐標，x2表示在2維歐式空間中第2個凹點的橫坐標，y1表示在2維歐式空間中第1個凹點的縱坐標，y2表示在2維歐式空間中第2個凹點的縱坐標；
找到凹區(qū)域中距離最小的兩點即為凹點。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于深度相機與機器學習的糖果缺陷檢測裝置，其特征在于：所述分選機構(gòu)包括設置在傳送帶末端的高速噴閥和設置在高速噴閥下方的收集箱；工控機處理識別出缺陷糖果后，經(jīng)過一定時間的延時，高速噴閥吹出含有缺陷的糖果至收集箱中。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于深度相機與機器學習的糖果缺陷檢測裝置，其特征在于：所述深度相機通過相機固定架設置在傳送帶上方，采集均勻落在傳送帶上的糖果圖像。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于深度相機與機器學習的糖果缺陷檢測裝置，其特征在于：所述光源采用兩根條形光源，條形光源通過可轉(zhuǎn)動的光源固定架設置在相機固定架上，兩根條形光源實現(xiàn)交叉照射。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于深度相機與機器學習的糖果缺陷檢測裝置，其特征在于：所述工控機設置有采集卡和GPU，采集卡將深度相機采集的圖像傳輸?shù)焦た貦C，GPU保證傳統(tǒng)機器視覺算法與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的快速實現(xiàn)。
6.一種基于深度相機與機器學習的缺陷糖果分類方法，其特征在于：采用機器視覺算法與深度學習算法相結(jié)合來實現(xiàn)缺陷糖果的分類；采用機器視覺算法，對深度相機采集的糖果圖像進行特征提取，并對圖像中的粘連糖果進行凸包分割；分割后的圖像輸入至卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡進行缺陷糖果分類，輸出糖果類型和缺陷糖果的缺損面積；在判斷出粘連糖果之后，通過橢圓擬合找到粘連糖果凸包上的兩個凹點，將凹點連接形成分割線，完成對粘連糖果的分割，凹點檢測的具體步驟如下：
1)采用八鄰域的鏈碼跟蹤法提取圖像中的粘連區(qū)域；
2)根據(jù)凸封閉包的判定方法，計算粘連區(qū)域的凸封閉包；
3)凸封閉包減去原粘連區(qū)域，得到凹區(qū)域的輪廓，利用歐幾里德距離公式：
式中，D表示兩個凹點之間的距離，x1表示在2維歐式空間中第1個凹點的橫坐標，x2表示在2維歐式空間中第2個凹點的橫坐標，y1表示在2維歐式空間中第1個凹點的縱坐標，y2表示在2維歐式空間中第2個凹點的縱坐標；
找到凹區(qū)域中距離最小的兩點即為凹點。
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