基于DSP的大豆外觀特征品質(zhì)參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)，中國大豆產(chǎn)量世界占有率逐年下降，其主要原因就是，國內(nèi)大豆的種植面積相對較少;國內(nèi)的大豆品質(zhì)相對較差;“混種、混收、混儲、混售”現(xiàn)象成為最突出的問題。無法根據(jù)大豆的品質(zhì)進(jìn)行分級存儲，嚴(yán)重影響大豆產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。那么如何根據(jù)大豆的品質(zhì)進(jìn)行分級，成為擺在面前的重要任務(wù)。實現(xiàn)大豆外觀品質(zhì)的無損檢測，主要問題在于大豆外觀品質(zhì)參數(shù)的提取，所以外觀參數(shù)的采集成為檢測的關(guān)鍵。
　　農(nóng)產(chǎn)品外觀檢測一直是機(jī)器視覺領(lǐng)域研究的的重要方向，

2、傳統(tǒng)的大豆外觀分級工作主要是通過人工方式和除雜篩，其中人工方式就是工作人員用肉眼進(jìn)行分級處理，受身體與精神狀況制約，工作效率低下;除雜篩的出現(xiàn)在一定程度上減輕了工人的工作壓力，但是這種方式只能單一的剔除大豆中的雜質(zhì)，并不能識別出大豆品種以及病害大豆。
　　近幾年來，國內(nèi)外學(xué)者在農(nóng)產(chǎn)品外觀檢測研究領(lǐng)域僅僅依靠PC機(jī)和Matlab軟件，利用數(shù)碼相機(jī)采集圖像，進(jìn)而對其分析處理，這種工作方式無法滿足自動化分級的需求。由“靜態(tài)檢測”向“動態(tài)

3、檢測”成為大豆外觀品質(zhì)檢測的必然趨勢。
　　DSP處理器具有功耗低、處理速度快、運算精度高的優(yōu)點，其中TI公司的TMS320DM6437作為第三代數(shù)字多媒體處理器，具有增強型DMA控制器，方便圖像數(shù)據(jù)信息的傳輸與格式轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的一些外設(shè)還包括以太網(wǎng)MAC、UART、I2C、SPI、GPIO、McASP與三個PWM等。強大的功能外設(shè)足以滿足本系統(tǒng)研究應(yīng)用。本研究以TMS320DM6437處理器為核心，搭建外圍電路，在一定光照條件的下

4、，通過CCD攝像頭采集大豆圖像，通過對大豆圖像的預(yù)處理，最后完成大豆的外觀品質(zhì)特征參數(shù)的采集。
　　為了減少外部環(huán)境干擾，大豆圖像的采集過程在暗箱內(nèi)進(jìn)行，根據(jù)CCD攝像頭的焦距，調(diào)整好拍攝距離，進(jìn)而設(shè)計暗箱尺寸。分別采集10個品種的正常大豆、霉變大豆、灰斑大豆、破碎大豆、蟲蝕大豆的圖像，進(jìn)行大量實驗，獲得充分實驗數(shù)據(jù)，為上位機(jī)的品種、品質(zhì)識別提供數(shù)據(jù)支撐。
　　在實驗處理過程中，大豆圖像的濾波部分分別對灰度處理后的圖像進(jìn)行維

5、納濾波和形態(tài)學(xué)濾波，對一級濾波后的圖像經(jīng)小波變換后進(jìn)行融合處理完成圖像去噪工作，實驗證明，這種濾波方式較傳統(tǒng)的單一濾波器相比，更好的去處了噪聲，符合系統(tǒng)需求。
　　實驗以來自東北農(nóng)業(yè)大學(xué)國家大豆工程技術(shù)研究中心提供的10個品種的大豆為研究對象，分別對正常大豆、病害大豆（灰斑病、蟲蝕粒、霉變病、破碎粒）的幾何特征（面積、長軸、短軸、周長、圓形度、偏心率、矩形度）、顏色特征（R分量均值、G分量均值、B分量均值、R分量三階矩、G分量三階