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原文传递基于正交双目机器视觉的水果分级装置

专利名称：	基于正交双目机器视觉的水果分级装置
摘要：	基于正交双目机器视觉的水果分级装置，其中，待测水果置于设置在密封箱体底板上的传送带上，电机与传送带连接，第一水果横向中心位置检测机构和第二水果横向中心位置检测机构设置在传送带两侧，密封箱体的上部安装有第一工业相机，密封箱体的右侧安装有第二工业相机，且第一工业相机与第二工业相机的中轴线正交；同时内置有图像采集模块的第一工业相机和第二工业相机分别与显示处理主机连接，显示处理主机内置有用于对图像实时进行处理的图像处理模块，第二水果横向中心位置检测机构上设置有用于进行计时的计时器；利用正交双目机器视觉技术对连续单个水果实现无损自动分级，分级准确率极高，速度快，具有广阔的应用前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南农业大学
发明人：	陈熵;巫帮锡;李旭;谢方平;康江;谭宁宁;廖杰;刘成鑫
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910520316.6
公开号：	CN110146516A
代理机构：	苏州润桐嘉业知识产权代理有限公司
代理人：	朱平
分类号：	G01N21/89(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	410000 湖南省长沙市芙蓉区农大路1号
主权项：	1.基于正交双目机器视觉的水果分级装置，包括第一工业相机、第二工业相机、密封箱体、第一水果横向中心位置检测机构、第二水果横向中心位置检测机构、显示处理主机及电机，其特征在于，待测水果置于设置在密封箱体底板上的传送带上，电机与传送带连接，第一水果横向中心位置检测机构和第二水果横向中心位置检测机构设置在传送带两侧，密封箱体的上部安装有第一工业相机，密封箱体的右侧安装有第二工业相机，且第一工业相机与第二工业相机的中轴线正交；同时内置有图像采集模块的第一工业相机和第二工业相机分别与显示处理主机连接，显示处理主机内置有用于对图像实时进行处理的图像处理模块，第二水果横向中心位置检测机构上设置有用于进行计时的计时器；进行水果分级的步骤为：A、由传送带传输待测水果；B、利用第一水果横向中心位置检测机构和第二水果横向中心位置检测机构确定待测水果的拍照位置；C、对待测水果进行图像采集；D、对采集的图像进行处理；E、根据水果分级模型对待测水果分级；利用第一水果横向中心位置检测机构和第二水果横向中心位置检测机构确定待测水果的拍照位置具体流程如下：电机带动传送带以速度为V匀速转动时，待测水果经第一水果横向中心位置检测机构与第二水果横向中心位置检测机构检测后被输送至准确的待拍照位置，假设第一水果横向中心位置检测机构距离相机拍照中心点为S，待测水果前端触发第一水果横向中心位置检测机构的时间为t1，待测水果后端触发第一水果横向中心位置检测机构的时间为t2，则计算出待测水果的果径约为R=V*(t2-t1)，待测水果继续向前传送，当待测水果前端运动至第二水果横向中心位置检测机构时触发第二水果横向中心位置检测机构，启动计时器开始计时，以计算出待测水果横向中心到拍照中心需要的传送时间为t3=（t2-t1）/2，在相应的时间停止输送带运动，即实现待测水果横向中心与相机拍照中心对齐，进而确定待测水果的拍照位置；对采集的图像进行处理具体流程如下： a、读取待测水果彩色图像； b、对待测水果彩色图像进行R分量提取得灰度图，同时记录水果外观有无明显损伤； c、进行R分量转换HSI分量：HSI分量由H、S、I三个分量组成，其中，H分量表示为物体的颜色，S分量表示物体颜色的饱和度，S值越大则颜色越深，I分量表示为物体的亮度，I值越大则亮度越高，S分量和I分量都受到光源影响，故选用HSI分量中的H分量作为水果颜色的分级依据； d、对提取R分量后的图像采用最佳阈值进行二值化处理得二值化效果图； e、对二值化效果图进行降噪处理； f、运用腐蚀、膨胀等的数学模型，直接对降噪后图像进行运算得到标准轮廓图； g、对提取的标准轮廓图进行轮廓拟合； h、将提取标准轮廓图的特征量作为像素点数值，并多次计算相邻两个像素点的距离，求得两点距离的平均值，以实现像素坐标至实际坐标的转化，提取俯视图像的果径R1、侧视图像果径R2，同时计算R1和R2的比值；将提取标准轮廓图的特征量作为像素点数值，并多次计算相邻两个像素点的距离，求得两点距离的平均值，在通过MATLAB算法计算待测水果果径；水果分级模型由三个要素构成，分别是果径大小、水果颜色、水果形状，三个特征量均由图像处理模块中的图像预处理得出，R1、R2值越大，说明水果果径越大，则水果越大，HSI分量中H值越大，则说明水果颜色越深，R1和R2的比值越接近1则说明水果形状越接近圆形，分级结果将显示在显示处理主机的人机交互界面。 2.根据权利要求1所述的基于正交双目机器视觉的水果分级装置，其特征在于，第一工业相机与第二工业相机上分别安装有用于补光的光源，且光源为无极调光灯源。 3.根据权利要求1所述的基于正交双目机器视觉的水果分级装置，其特征在于，密封箱体采用黑色材质制成。 4.根据权利要求1所述的基于正交双目机器视觉的水果分级装置，其特征在于，密封箱体、显示处理主机及电机分别安装在机架上。 5.根据权利要求1所述的基于正交双目机器视觉的水果分级装置，其特征在于，第一水果横向中心位置检测机构和第二水果横向中心位置检测机构上分别设置有用于检测待测水果位置的触碰传感器。 6.根据权利要求1所述的基于正交双目机器视觉的水果分级装置，其特征在于，设置在传送带两侧的第一水果横向中心位置检测机构和第二水果横向中心位置检测机构分别安装在机架上。 7.根据权利要求1所述的基于正交双目机器视觉的水果分级装置，其特征在于，第二水果横向中心位置检测机构位于相机拍照中心点下方。
所属类别：	发明专利