基于機(jī)器視覺的核桃仁自動(dòng)分級(jí)技術(shù)研究.pdf

1、與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)核桃仁分級(jí)的主體是人工分級(jí)，分級(jí)手段單一、技術(shù)落后，存在分級(jí)精度差、用工成本高、分級(jí)過程易受人為主觀因素影響等問題。機(jī)器視覺技術(shù)可較好地解決以上問題，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)加工領(lǐng)域，在核桃仁品質(zhì)檢測(cè)和自動(dòng)分級(jí)中也呈現(xiàn)起步態(tài)勢(shì)。本文旨在依托核桃仁分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以大小和顏色為主要分級(jí)指標(biāo)，應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)，設(shè)計(jì)快速可行的圖像處理方案和算法流程，開發(fā)操作方便、交互友好的圖像采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)核桃仁的自動(dòng)分級(jí)，提高核桃仁分級(jí)效率，增

2、加經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)我國(guó)核桃仁產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
　　本文完成的主要工作如下：
　　(1)設(shè)計(jì)了合理的圖像處理算法，實(shí)現(xiàn)了核桃仁大小和顏色的檢測(cè)與分級(jí)。通過分析不同顏色模型的特性，選取了更接近人眼視覺特點(diǎn)的HSI顏色模型來表征核桃仁圖像的顏色特征;通過對(duì)比低通濾波、中值濾波算法對(duì)核桃仁圖像的去噪效果，選擇了濾波器尺寸為5×5的中值濾波法作為圖像去噪算法;采用全局閾值法來實(shí)現(xiàn)圖像的二值化分割，使圖像中目標(biāo)對(duì)象與背景間對(duì)比度達(dá)到最大

3、;采用八鄰域種子填充法對(duì)二值化分割后圖像進(jìn)行了小孑填充，得到了完整的核桃仁區(qū)域;采用八鄰域判別法將圖像中的多個(gè)核桃仁進(jìn)行逐一標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了圖像連通區(qū)域標(biāo)記，配合使用像素統(tǒng)計(jì)法，得到了核桃仁區(qū)域的像素面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)核桃仁的大小檢測(cè);使用顏色直方圖法對(duì)核桃仁圖像進(jìn)行了顏色特征提取，以核桃仁的H、S、I顏色分量為特征參數(shù)，應(yīng)用k-近鄰聚類算法，實(shí)現(xiàn)了核桃仁的顏色分級(jí)。
　　(2)構(gòu)建了基于機(jī)器視覺的核桃仁自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)。結(jié)合核桃仁分級(jí)的實(shí)際

4、需求，構(gòu)建了包括顏色、大小2項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)和淡黃色、淺琥珀色、深琥珀色、1/2仁、1/4仁、1/8仁、碎仁等7項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)的分級(jí)指標(biāo)體系;應(yīng)用LabWindows/CVI2012自主開發(fā)了具備參數(shù)設(shè)置、圖像獲取、樣本訓(xùn)練、結(jié)果顯示和系統(tǒng)幫助等功能的自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)軟件，搭建了核桃仁圖像采集硬件系統(tǒng)。
　　(3)應(yīng)用正交分析法進(jìn)行了光照效果優(yōu)化試驗(yàn)，開展了大小分級(jí)算法的分級(jí)效果驗(yàn)證試驗(yàn)和顏色分級(jí)算法參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:光源照射角度為4