專利名稱：西瓜品質(zhì)無損檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瓜果類檢測技術(shù)，特別是涉及一種西瓜品質(zhì)無損檢測方法及裝
置
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)鑒別西瓜品質(zhì)的方法常用的是通過敲打西瓜的聲音來判斷品質(zhì)，這種方法完全取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)，鑒別速度慢，且易對西瓜造成損傷。目前研究出了以下一些較為客觀和簡便的方法來進(jìn)行西瓜品質(zhì)的鑒別I、標(biāo)簽法對同一批西瓜貼采用相同標(biāo)簽，一段時間后，切開西瓜抽樣檢測西瓜品質(zhì)，屬于有損檢測方法，且采用抽樣方法的檢測結(jié)果不穩(wěn)定；2、容重法測量西瓜體積和質(zhì)量，通過同種類西瓜的密度不同判斷其品質(zhì)。容重法用西瓜排水法測量西瓜體積，操作復(fù)雜，且由于測量時接觸西瓜，易對西瓜造成損傷；3、阻值法通過測量西瓜的電阻率判斷西瓜品質(zhì)，電流對西瓜會造成損傷；4、電子設(shè)備辨聲法通過測量西瓜的共振頻率判斷西瓜品質(zhì)，通過傳聲器收集聲音，經(jīng)過放大、濾波等處理后，給出測量結(jié)果，該類方法仍需要接觸西瓜，易對西瓜造成損壞。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種操作簡單、檢測性能穩(wěn)定的西瓜品質(zhì)無損檢測方法及裝置。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種西瓜品質(zhì)無損檢測方法，包括S1、選取多個樣本西瓜，分別采用排水法測量出每個樣本西瓜的初始體積；S2、通過輸送系統(tǒng)將樣本西瓜輸送到采集平臺上的控制平臺，通過計算機(jī)調(diào)節(jié)控制平臺以調(diào)節(jié)樣本西瓜的位置，利用采集平臺上方的攝像機(jī)采集樣本西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)，計算機(jī)將所述圖像信息處理后計算出樣本西瓜的長度、寬度和高度；S3、建立待測西瓜的體積模型V =4/3XKXaXbXc，其中，V為待測西瓜的體積，a、b、c分別為樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，K為常量，根據(jù)步驟SI的初始體積和步驟S2的長度、寬度、高度擬合出K值；
S4、將樣本西瓜換成待測西瓜并重復(fù)步驟S2，測量出待測西瓜的長度、寬度和高度，根據(jù)體積模型V = 4/3XKXaXbXc，計算出待測西瓜的體積V ;S5、測量待測西瓜的質(zhì)量，并根據(jù)待測西瓜的質(zhì)量和體積V計算出待測西瓜的密度，最后根據(jù)密度判斷出該待測西瓜的品質(zhì)。其中，所述攝像機(jī)采用兩臺CCD攝像機(jī)，所述兩臺CCD攝像機(jī)分別位于控制平臺的正上方和斜上方，分別通過第二圖像處理系統(tǒng)與所述計算機(jī)連接，由所述計算機(jī)調(diào)節(jié)所述兩臺CCD攝像機(jī)的位置；位于控制平臺正上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的長度和寬度方向上的圖像信息，位于控制平臺斜上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的高度方向上的圖像信息。其中，所述計算機(jī)內(nèi)的第一圖像處理系統(tǒng)包括圖像輸入輸出模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊和模型建立模塊；所述圖像輸入輸出模塊用于輸入和輸出樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息和數(shù)據(jù)；所述預(yù)處理模塊用于將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息投影到灰度空間進(jìn)行預(yù)處理；所述特征提取模塊用于提取樣本西瓜或待測西瓜的邊圖像信息，并計算出閉合邊的長度、寬度和高度；所述模型建立模塊根據(jù)特征用于建立體積模型并計算出待測西瓜的體積。其中，所述預(yù)處理模塊采用自適應(yīng)閾值法將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息從復(fù)雜背景中分離出，并采用中值濾波法消除孤立的噪聲點(diǎn)。其中，所述特征提取模塊采用形態(tài)學(xué)開閉運(yùn)算方法進(jìn)行二值圖像空洞的填充和采用序貫算法提取邊特征，并采用Shamos求凸多邊形直徑的方法計算閉合邊的直徑，即為樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度。 其中，所述模型建立模塊采用霍夫變換擬合得到體積模型的關(guān)鍵參數(shù)K值，并根據(jù)所述體積模型計算出待測西瓜的體積。本發(fā)明還提供一種西瓜品質(zhì)無損檢測裝置，包括計算機(jī)以及與所述計算機(jī)連接的輸送系統(tǒng)、采集平臺和攝像系統(tǒng)；所述采集平臺上設(shè)有控制平臺，所述控制平臺與計算機(jī)連接，所述輸送系統(tǒng)用于將樣本西瓜或待測西瓜輸送到控制平臺上，所述攝像系統(tǒng)位于采集平臺的上方，用于采集樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)；所述計算機(jī)根據(jù)所接收到的圖像信息調(diào)節(jié)攝像系統(tǒng)的位置，并計算出樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，同時建立體積模型和計算待測西瓜的體積。其中，所述攝像系統(tǒng)包括光源和兩臺CCD攝像機(jī)；所述兩臺CCD攝像機(jī)分別位于控制平臺的正上方和斜上方，分別通過第二圖像處理系統(tǒng)與所述計算機(jī)連接，位于控制平臺正上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的長度和寬度方向上的圖像信息，位于控制平臺斜上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的高度方向上的圖像信息；所述光源通過光源支撐架固定在所述控制平臺的上方。其中，所述計算機(jī)包括控制系統(tǒng)和第一圖像處理系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)用于執(zhí)行控制指令；所述第一圖像處理系統(tǒng)與攝像系統(tǒng)連接，用于對樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息進(jìn)行處理后計算出樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，并建立體積模型及計算出待測西瓜的體積。其中，所述第一圖像處理系統(tǒng)包括圖像輸入輸出模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊和模型建立模塊；所述圖像輸入輸出模塊用于輸入和輸出樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息和數(shù)據(jù)；所述預(yù)處理模塊用于將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息投影到灰度空間進(jìn)行預(yù)處理；所述特征提取模塊用于提取樣本西瓜或待測西瓜的邊圖像信息，并計算出閉合邊的長度、寬度和高度；所述模型建立模塊根據(jù)特征用于擬合體積模型的關(guān)鍵參數(shù)并根據(jù)體積模型計算出待測西瓜的體積。(三)有益效果上述技術(shù)方案提供的一種西瓜品質(zhì)無損檢測方法及裝置，采用數(shù)字?jǐn)z像圖像處理、傳輸系統(tǒng)和計算機(jī)控制技術(shù)的綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對西瓜產(chǎn)品的無損害分類和識別，該裝置操作簡單、檢測性能穩(wěn)定，且可快速、魯棒地獲取大量圖像信息。


圖I是本發(fā)明西瓜品質(zhì)無損檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一圖像處理系統(tǒng)的工作原理圖；圖3是本發(fā)明西瓜品質(zhì) 無損檢測裝置的工作流程圖。其中，I、計算機(jī)；2、采集平臺；2a、控制平臺；3a、傳送臺；3b、直流電機(jī)；4a、光源；4b、CXD攝像機(jī)；4c、CXD攝像機(jī)；4d、光源支撐架；5、第二圖像處理系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖I和圖3，本發(fā)明一種西瓜品質(zhì)無損檢測方法，包括SI、選取多個樣本西瓜，分別采用排水法測量出每個樣本西瓜的初始體積；該多個樣本西瓜的初始體積分別設(shè)為vu、V12、V13. . . Vln ；S2、通過輸送系統(tǒng)將樣本西瓜輸送到采集平臺上的控制平臺，通過計算機(jī)I調(diào)節(jié)控制平臺2a以調(diào)節(jié)樣本西瓜的位置，利用采集平臺2上方的攝像機(jī)采集樣本西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)1，計算機(jī)I將該圖像信息處理后計算出樣本西瓜的長度、寬度和高度；具體為樣本西瓜放置在輸送系統(tǒng)的傳送臺3a上，傳送臺3a上設(shè)有直流電機(jī)3b，該直流電機(jī)3b與計算機(jī)I的控制系統(tǒng)連接，計算機(jī)I在處理完當(dāng)前樣本西瓜的圖像信息后控制直流電機(jī)3b以驅(qū)動傳送臺3a將樣本西瓜送入控制平臺2a，采集平臺2上方的攝像機(jī)采集樣本西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)1，計算機(jī)I根據(jù)該圖像信息調(diào)節(jié)攝像機(jī)的位置以調(diào)節(jié)其焦距，獲得清晰的圖像信息，其中，長度為樣本西瓜的長軸的尺寸，寬度為樣本西瓜的短軸的尺寸，高度為與該短軸垂直的另一短軸的尺寸；同時還可通過計算機(jī)I調(diào)節(jié)采集平臺2，旋轉(zhuǎn)控制平臺2a使得西瓜的長軸與控制平臺的主軸平行或重合；S3、建立待測西瓜的體積模型V = 4/3XKXaXbXc，其中，V為待測西瓜的體積，a、b、c分別為樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，K為常量，K值為該體積模型的關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)步驟SI的初始體積和步驟S2的長度、寬度、高度擬合出K值；具體為由步驟SI測出的多個樣本西瓜的初始體積分別為Vu、V12, V13. . . Vln,代入式V =4/3XKXaXbXc得出對應(yīng)的K1' K2、K3. Kn，由K1' K2、K3. Kn擬合出K值，則建立了體積模型 V = 4/3XKXaXbXc ；S4、將樣本西瓜換成待測西瓜并重復(fù)步驟S2，測量出待測西瓜的長度、寬度和高度，根據(jù)體積模型V = 4/3XKXaXbXc，計算出待測西瓜的體積V ;具體為將待測西瓜通過輸送系統(tǒng)送入控制平臺2a，攝像機(jī)采集到該待測西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)1，計算機(jī)I可根據(jù)該圖像信息調(diào)節(jié)攝像機(jī)的位置以調(diào)節(jié)其焦距，獲得清晰的圖像信息，通過計算機(jī)I調(diào)節(jié)采集平臺2，旋轉(zhuǎn)控制平臺2a使得待測西瓜的長軸與控制平臺2a的主軸平行或重合；計算機(jī)I根據(jù)該圖像信息計算出該待測西瓜的長度、寬度和高度，并根據(jù)步驟S3所建立的體積模型V = 4/3XKXaXbXc計算出該待測西瓜的體積；S5、測量待測西瓜的質(zhì)量，并根據(jù)待測西瓜的質(zhì)量和體積V計算出待測西瓜的密度，最后根據(jù)密度判斷出該待測西瓜的品質(zhì)。對當(dāng)前的待測西瓜完成檢測后，將下一個待測西瓜放置輸送系統(tǒng)上，重復(fù)步驟S4和S5，依次循環(huán)直到檢測完成。本發(fā)明采用數(shù)字?jǐn)z像圖像處理、傳輸系統(tǒng)和計算機(jī)控制技術(shù)的綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對西瓜產(chǎn)品的無損害分類和識別，該裝置操作簡單、檢測性能穩(wěn)定，且可快速、魯棒地獲取大量圖像信息。
優(yōu)選地，如圖1，本實(shí)施例的攝像機(jī)采用兩臺CXD (即電荷耦合元件，英文名為Charge-coupled Device)攝像機(jī)4b、4c,該兩臺CO)攝像機(jī)4b、4c分別位于控制平臺2a的正上方和斜上方，分別通過第二圖像處理系統(tǒng)5與計算機(jī)I連接，由計算機(jī)I調(diào)節(jié)該兩臺CXD攝像機(jī)4b、4c的位置，第二圖像處理系統(tǒng)5的兩端設(shè)有IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)接口，計算機(jī)I根據(jù)所接收到的圖像信息調(diào)節(jié)該兩臺CCD攝像機(jī)4b、4c的位置以調(diào)節(jié)其焦距，獲得清晰的圖像信息；位于控制平臺2a正上方的CCD攝像機(jī)4b用于采集樣本西瓜或待測西瓜的長度和寬度方向上的圖像信息，位于控制平臺斜上方的CCD攝像機(jī)4c用于采集樣本西瓜或待測西瓜的高度方向上的圖像信息。其中，為了提高圖像清晰度，還設(shè)有光源4a，該光源4a為LED平面光源，通過光源支撐架4d固定在控制平臺2a的上方；第二圖像處理系統(tǒng)5采用DSP高速圖像處理系統(tǒng)。優(yōu)選地，如圖2，本實(shí)施例的計算機(jī)內(nèi)的第一圖像處理系統(tǒng)包括圖像輸入輸出模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊和模型建立模塊。其中，圖像輸入輸出模塊用于輸入和輸出樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息和數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為品質(zhì)鑒定結(jié)果，包括經(jīng)計算機(jī)計算后的樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度、高度，以及包括待測西瓜的體積以及密度。其中，預(yù)處理模塊用于將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息投影到灰度空間進(jìn)行預(yù)處理；具體過程為該預(yù)處理模塊采用自適應(yīng)閾值法將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息從復(fù)雜背景中分割成二值圖像；采用自適應(yīng)閾值法的作用是當(dāng)背景發(fā)生變化時，如照明不均勻、有突發(fā)噪聲、背景灰度變化較大、陰影影響等，單一閾值不能很好地被分割，采用自適應(yīng)閾值的方法，使分割更加魯棒；該自適應(yīng)閾值法的計算思路是把圖像分成小區(qū)域，針對每一個小區(qū)域，自適應(yīng)選取閾值分割；然后將分割后的二值圖像采用中值濾波法進(jìn)行預(yù)處理，這是由于圖像在采集過程中會受到噪聲源的干擾，若不經(jīng)過去噪，會對后續(xù)的特征提取帶來影響；中值濾波法是一種基于排序統(tǒng)計理論的能有效抑制噪聲的非線性平滑技術(shù)，其基本原理是把數(shù)字圖像或數(shù)字序列中一點(diǎn)的灰度值用該點(diǎn)的一個鄰域中灰度值的中值代替，讓周圍的像素值接近的真實(shí)值，從而消除孤立的噪聲點(diǎn)，即可做到噪聲抑制、濾波脈沖干擾及圖像掃描噪聲，又可以克服線性濾波器帶來的圖像細(xì)節(jié)模糊，保持圖像邊信息。其中，特征提取模塊用于提取樣本西瓜或待測西瓜的邊圖像信息，并計算出閉合邊的長度、寬度和高度；具體過程為特征提取模塊采用形態(tài)學(xué)開閉運(yùn)算方法進(jìn)行二值圖像空洞的填充并采用序貫算法提取連通區(qū)域，由于背景分割之后的二值圖像，存在空洞，直接提取連通區(qū)域會造成誤差，因此，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的開閉運(yùn)算方法填充二值圖像空洞；同時跟蹤連通區(qū)域的邊，提取邊特征，用Shamos求凸多邊形直徑的方法計算閉合邊直徑，根據(jù)攝像機(jī)所采集的長度方向上的圖像信息計算出樣本西瓜或待測西瓜的長軸的尺寸，并且調(diào)整采集平臺2，使西瓜樣品的長軸與控制平臺2a的主軸平行或重合，然后處理攝像機(jī)采集的樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息，用Shamos求凸多邊形直徑的方法計算閉合邊的關(guān)鍵參數(shù)(即樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度)。其中，模型建立模塊根據(jù)特征用于擬合體積模型的關(guān)鍵參數(shù)K值并根據(jù)體積模型計算出待測西瓜的體積；該模型建立模塊采用霍夫變換擬合得到體積模型的關(guān)鍵參數(shù)K值，并根據(jù)體積模型計算出待測西瓜的體積。如圖1，本發(fā)明的一種西瓜品質(zhì)無損檢測裝置，包括計算機(jī)I以及與該計算機(jī)I連接的輸送系統(tǒng)、采集平臺2和攝像系統(tǒng)；采集平臺2上設(shè)有控制平臺2a，該控制平臺2a與計算機(jī)I連接，輸送系統(tǒng)用于將樣本西瓜或待測西瓜輸送到控制平臺2a上，攝像系統(tǒng)位于采集平臺2的上方，用于采集樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)I ;計算機(jī)I根據(jù)所接收到的圖像信息調(diào)節(jié)攝像系統(tǒng)的位置，并計算出樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，同時建立體積模型V = 4/3XKXaXbXc和計算出待測西瓜的體積V。其中，輸送系統(tǒng)包括傳送臺3a和直流電機(jī)3b,通過直流電機(jī)3b驅(qū)動傳送臺3a對樣本西瓜或待測西 瓜進(jìn)行傳輸。本實(shí)施例的攝像系統(tǒng)包括光源4a和兩臺CXD攝像機(jī)4b、4c ;該兩臺CXD攝像機(jī)4b、4c分別位于控制平臺2a的正上方和斜上方，分別通過第二圖像處理系統(tǒng)5與計算機(jī)連接，由計算機(jī)I調(diào)節(jié)該兩臺CXD攝像機(jī)4b、4c的位置，第二圖像處理系統(tǒng)5的兩端設(shè)有IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)接口，計算機(jī)I根據(jù)所接收到的圖像信息調(diào)節(jié)該兩臺CCD攝像機(jī)4b的位置以調(diào)節(jié)其焦距，獲得清晰的圖像信息；位于控制平臺2a正上方的CXD攝像機(jī)4b用于采集樣本西瓜或待測西瓜的長度和寬度方向上的圖像信息，位于控制平臺2a斜上方的CCD攝像機(jī)4c用于采集樣本西瓜或待測西瓜的高度方向上的圖像信息；光源4a為LED平面光源，并通過光源支撐架4d固定在控制平臺2a的上方；第二圖像處理系統(tǒng)5采用DSP高速圖像處理系統(tǒng)。本實(shí)施例的計算機(jī)包括控制系統(tǒng)和第一圖像處理系統(tǒng)；控制系統(tǒng)與直流電機(jī)3b和控制平臺2a連接，用于執(zhí)行控制指令，驅(qū)動直流電機(jī)3b的轉(zhuǎn)動和驅(qū)動控制平臺2a的旋轉(zhuǎn)；第一圖像處理系統(tǒng)與兩臺CCD攝像機(jī)4b、4c連接，用于對樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息進(jìn)行處理后計算出樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，并建立體積模型及計算出待測西瓜的體積。如圖2，其中，第一圖像處理系統(tǒng)包括圖像輸入輸出模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊和模型建立模塊；圖像輸入輸出模塊用于輸入和輸出樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息和數(shù)據(jù)；預(yù)處理模塊用于將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息投影到灰度空間進(jìn)行預(yù)處理；特征提取模塊用于提取樣本西瓜或待測西瓜的邊圖像信息，并計算出閉合邊的關(guān)鍵參數(shù)(即長度、寬度和高度)；模型建立模塊根據(jù)特征用于擬合體積模型的關(guān)鍵參數(shù)K值并根據(jù)體積模型計算出待測西瓜的體積。本發(fā)明對瓜果、塊狀農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)識別具有通用性，其它瓜果和塊狀農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測可以參照該實(shí)施例的方法，具體針對所測瓜果、塊狀農(nóng)產(chǎn)品的切塊特征，改變相關(guān)參數(shù)，就可以對新的瓜果、切塊品質(zhì)進(jìn)行檢測。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種西瓜品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，包括 51、選取多個樣本西瓜，分別采用排水法測量出每個樣本西瓜的初始體積； 52、通過輸送系統(tǒng)將樣本西瓜輸送到采集平臺上的控制平臺，通過計算機(jī)調(diào)節(jié)控制平臺以調(diào)節(jié)樣本西瓜的位置，利用采集平臺上方的攝像機(jī)采集樣本西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)，計算機(jī)將所述圖像信息處理后計算出樣本西瓜的長度、寬度和高度； 53、建立待測西瓜的體積模型V= 4/3XKXaXbXc，其中，V為待測西瓜的體積，a、b、c分別為樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，K為常量，根據(jù)步驟SI的初始體積和步驟S2的長度、寬度、高度擬合出K值； 54、將樣本西瓜換成待測西瓜并重復(fù)步驟S2，測量出待測西瓜的長度、寬度和高度，根據(jù)體積模型V = 4/3XKXaXbXc,計算出待測西瓜的體積V ； 55、測量待測西瓜的質(zhì)量，并根據(jù)待測西瓜的質(zhì)量和體積V計算出待測西瓜的密度，最后根據(jù)密度判斷出該待測西瓜的品質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的西瓜品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，所述攝像機(jī)采用兩臺CCD攝像機(jī)，所述兩臺CXD攝像機(jī)分別位于控制平臺的正上方和斜上方，分別通過第二圖像處理系統(tǒng)與所述計算機(jī)連接，由所述計算機(jī)調(diào)節(jié)所述兩臺CCD攝像機(jī)的位置；位于控制平臺正上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的長度和寬度方向上的圖像信息，位于控制平臺斜上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的高度方向上的圖像信息。
3.如權(quán)利要求I所述的西瓜品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，所述計算機(jī)內(nèi)的第一圖像處理系統(tǒng)包括圖像輸入輸出模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊和模型建立模塊；所述圖像輸入輸出模塊用于輸入和輸出樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息和數(shù)據(jù)；所述預(yù)處理模塊用于將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息投影到灰度空間進(jìn)行預(yù)處理；所述特征提取模塊用于提取樣本西瓜或待測西瓜的邊圖像信息，并計算出閉合邊的長度、寬度和高度；所述模型建立模塊根據(jù)特征用于建立體積模型并計算出待測西瓜的體積。
4.如權(quán)利要求3所述的西瓜品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，所述預(yù)處理模塊采用自適應(yīng)閾值法將樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息從復(fù)雜背景中分離出，并采用中值濾波法消除孤立的噪聲點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述的西瓜品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，所述特征提取模塊采用形態(tài)學(xué)開閉運(yùn)算方法進(jìn)行二值圖像空洞的填充和采用序貫算法提取邊特征，并采用Shamos求凸多邊形直徑的方法計算閉合邊的直徑，即為樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度。
6.如權(quán)利要求3所述的西瓜品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，所述模型建立模塊采用霍夫變換擬合得到體積模型的關(guān)鍵參數(shù)K值，并根據(jù)所述體積模型計算出待測西瓜的體積。
7.—種西瓜品質(zhì)無損檢測裝置，其特征在于，包括計算機(jī)以及與所述計算機(jī)連接的輸送系統(tǒng)、采集平臺和攝像系統(tǒng);所述采集平臺上設(shè)有控制平臺,所述控制平臺與計算機(jī)連接，所述輸送系統(tǒng)用于將樣本西瓜或待測西瓜輸送到控制平臺上，所述攝像系統(tǒng)位于采集平臺的上方，用于采集樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)；所述計算機(jī)根據(jù)所接收到的圖像信息調(diào)節(jié)攝像系統(tǒng)的位置，并計算出樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，同時建立體積模型和計算待測西瓜的體積。
8.如權(quán)利要求7所述的西瓜品質(zhì)無損檢測裝置，其特征在于，所述攝像系統(tǒng)包括光源和兩臺CXD攝像機(jī)；所述兩臺C⑶攝像機(jī)分別位于控制平臺的正上方和斜上方，分別通過第二圖像處理系統(tǒng)與所述計算機(jī)連接，位于控制平臺正上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的長度和寬度方向上的圖像信息，位于控制平臺斜上方的CCD攝像機(jī)用于采集樣本西瓜或待測西瓜的高度方向上的圖像信息；所述光源通過光源支撐架固定在所述控制平臺的上方。
9.如權(quán)利要求7所述的西瓜品質(zhì)無損檢測裝置，其特征在于，所述計算機(jī)包括控制系統(tǒng)和第一圖像處理系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)用于執(zhí)行控制指令；所述第一圖像處理系統(tǒng)與攝像系統(tǒng)連接，用于對樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息進(jìn)行處理后計算出樣本西瓜或待測西瓜的長度、寬度和高度，并建立體積模型及計算出待測西瓜的體積。
10.如權(quán)利要求9所述的西瓜品質(zhì)無損檢測裝置，其特征在于，所述第一圖像處理系統(tǒng)包括圖像輸入輸出模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊和模型建立模塊；所述圖像輸入輸出模塊用于輸入和輸出樣本西瓜或待測西瓜的圖像信息和數(shù)據(jù)；所述預(yù)處理模塊用于將樣本西 瓜或待測西瓜的圖像信息投影到灰度空間進(jìn)行預(yù)處理；所述特征提取模塊用于提取樣本西瓜或待測西瓜的邊圖像信息，并計算出閉合邊的長度、寬度和高度；所述模型建立模塊根據(jù)特征用于擬合體積模型的關(guān)鍵參數(shù)并根據(jù)體積模型計算出待測西瓜的體積。
全文摘要
本發(fā)明涉及瓜果類檢測技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種西瓜品質(zhì)無損檢測方法及裝置，該方法包括選取多個樣本西瓜，分別采用排水法測量出每個樣本西瓜的初始體積，利用CCD攝像機(jī)采集樣本西瓜的圖像信息并傳輸給計算機(jī)，計算機(jī)將圖像信息處理后計算出樣本西瓜的長度、寬度和高度，并建立待測西瓜的體積模型V＝4/3×K×a×b×c，根據(jù)樣本西瓜的初始體積和長度、寬度、高度擬合出K值，根據(jù)該模型測量出待測西瓜的體積，并測量出其質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量和體積計算出密度，最后根據(jù)密度判斷出該待測西瓜的品質(zhì)。本發(fā)明結(jié)合數(shù)字圖像處理、傳輸系統(tǒng)和計算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)西瓜品質(zhì)無損分類和識別，操作簡單、檢測性能穩(wěn)定。
文檔編號G01N9/02GK102654463SQ20121011013
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者劉忠強(qiáng), 張水發(fā), 楊鋒, 王開義 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心