[發明專利]一種用于籽棉開松有效性的判別方法及系統

有效

• 申請號: 202210607648.X
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN114937190B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 過奕任;朱婷婷;倪超;李振業;薛勝
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06V10/80
• 分類號: G06V10/80;G06V10/82;G06T7/50;G06T7/00;G06N3/0442;G01H17/00;G06V20/64
• 代理公司: 南京智轉慧移知識產權代理有限公司 32649
• 代理人: 田沛沛

本發明公開了一種用于籽棉開松有效性的判別方法及系統，屬于雜質分選與深度學習技術領域，該方法利用線陣相機和3D深度相機獲取籽棉異纖除雜生產線中開松后的籽棉圖像及三維信息，將線掃描圖像數據與線掃描3D深度數據進行對齊和融合，在圖像識別的基礎上通過3D深度數據額外獲取棉花成團表面深度信息，結合開松機振動數據，判斷開松的有效性。本發明將線掃描圖像數據與線掃描3D深度數據進行對齊和融合，同時采集開松機的振動數據，提高判別準確率，在相同采樣率和采樣長度的情況下有效降低對計算機硬件的性能要求，有利于降低運行和維護成本。

技術領域

本發明屬于雜質分選與深度學習技術領域，具體涉及一種用于籽棉開松有效性的判別方法及系統。

背景技術

棉花在采摘后稱為籽棉，籽棉混雜了大量的雜質，形成高質量皮棉前需進行異纖除雜。籽棉開松是除雜生產線的重要環節，如果開松效果差，就會影響分選環節的除雜率和帶出率。目前，開松環節依靠無反饋的機械扯松，開松質量隨進料速度、籽棉雜質含量等不同而變化，導致開松效果不足不能滿足后續分選的情況。傳統方法不加判別將籽棉多次喂入開松環節，此類方法增加時間、能源和設為維護成本且效率低下，因此籽棉開松有效性判別對籽棉異纖除雜產業來說是一個亟待解決的技術難題。

發明內容

技術問題：針對現有技術中存在的上述問題，本發明所要解決的技術問題在于提供一種用于籽棉開松有效性的判別方法及系統對籽棉開松有效性進行判別。

技術方案：為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種用于籽棉開松有效性的判別方法，利用線陣相機和3D深度相機獲取籽棉異纖除雜生產線中開松后的籽棉圖像及三維信息，將線掃描圖像數據與線掃描3D深度數據進行對齊和融合，在圖像識別的基礎上通過3D深度數據額外獲取棉花成團表面深度信息，結合開松機振動數據，判斷開松的有效性；具體包括以下步驟：

步驟1、確定線陣相機單次掃描的像素數h，確定3D深度相機單次掃描的數據數量j，確定開松平均時長對應的采樣次數t_k，確定開松機出料到拍攝位置的時長對應的采樣次數t_c；

步驟2、確定采樣頻率和總采樣時間，根據除雜效果確定標注標準，即除雜效果達到要求則將對應時間段的采樣用獨熱編碼標注為有效，否則標注為無效；

步驟3、使用線陣相機以固定采樣率連續采樣傳送帶上經過一次開松的籽棉RGB圖像，在連續采樣的數據中選取最近w次采樣數據X₀表示當前采樣，t次前的采樣圖像為X_-t；

步驟4、使用3D深度相機以線陣相機相同采樣率連續采樣步驟3中相同位置的籽棉的3D深度數據，在連續采樣的數據中選取最近w次采樣的3D深度數據Y₀表示當前采樣，t次前的采樣數據為Y_-t；

步驟5、使用n個安裝在開松機內的振動傳感器以線陣相機相同采樣率連續采樣開松機振動數據，在連續采樣的數據中選取最近w次采樣數據，表達如下：

式中，為t次前的采樣數據(式中是)，t₀為采樣計數偏移量，是(t₀+w-1)次前的采樣數據，是(t₀+w-2)次前的采樣數據，w為采樣數據的數量；

步驟6、對進行校正，得

步驟7、融合和得是和融合后的矩陣，公式如下：

式中，avgpool⁽¹⁾為按第二維度平均池化為指定尺寸，stack⁽⁰⁾為按首維度方向堆疊，