棉花軋工質(zhì)量分級(jí)儀器的研究.pdf

1、我國(guó)棉花鋸齒細(xì)絨棉標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)GB1103-2012）規(guī)定根據(jù)外觀形態(tài)和所含疵點(diǎn)的程度，棉花軋工質(zhì)量分為好、中、差三檔?，F(xiàn)行軋工質(zhì)量分級(jí)由人工完成，為滿足檢驗(yàn)實(shí)際需求，制作了實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)人員手持樣本，與物標(biāo)準(zhǔn)旁進(jìn)行對(duì)照，確定檢測(cè)樣本軋工質(zhì)量檔次。這樣檢驗(yàn)的缺點(diǎn)很明顯:全國(guó)各地的檢驗(yàn)人員水平本身就參差不齊;疵點(diǎn)種類(lèi)多，形態(tài)復(fù)雜，經(jīng)驗(yàn)豐富的人員在實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)也經(jīng)常做出不一致的結(jié)論;標(biāo)準(zhǔn)樣本人為手工制作，制作的標(biāo)準(zhǔn)樣本很難保持一致，

2、標(biāo)準(zhǔn)樣本運(yùn)往途中，由于中國(guó)幅員遼闊，在運(yùn)往全國(guó)各地的途中容易受到損壞;隨著時(shí)間的推移，樣本的本身表面外觀形態(tài)會(huì)發(fā)生改變。根據(jù)我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，軋工質(zhì)量下降1到2個(gè)等級(jí)，每噸棉花減少收益在500元左右。本課題研制了利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)棉花軋工質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)的儀器。主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　⑴搭建基于機(jī)器視覺(jué)的棉花軋工質(zhì)量分級(jí)儀器硬件平臺(tái)。為獲取穩(wěn)定高質(zhì)量棉花圖像，設(shè)計(jì)制作了拍攝條件單一穩(wěn)定的箱體作為拍攝環(huán)境。利用箱體將攝像頭、光源、計(jì)

3、算機(jī)置于箱體內(nèi)部，屏蔽周?chē)h(huán)境的干擾。采用效果穩(wěn)定無(wú)散熱高質(zhì)量LED冷光源。在圖像采集過(guò)程中，箱體上部放置一個(gè)透光板，將待檢測(cè)的棉花樣本置于透光板上部，利用箱體內(nèi)部的攝像頭獲取圖像。
　?、铺岢雒藁ㄍ庥^形態(tài)識(shí)別算法，結(jié)合棉花軋工質(zhì)量分級(jí)的實(shí)際要求，對(duì)棉花紋理特征數(shù)值分布情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)能量、熵、慣性矩者三個(gè)特征具有很好的規(guī)律性且差異比較大，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)算法中線性分類(lèi)器對(duì)紋理特征分類(lèi)實(shí)現(xiàn)棉花外觀形態(tài)的等級(jí)識(shí)別。
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4、提出七種疵點(diǎn)的識(shí)別算法。根據(jù)棉花中七種疵點(diǎn)的特點(diǎn)，將其歸為三類(lèi):僵片類(lèi)、棉索類(lèi)、疵點(diǎn)類(lèi)。提出運(yùn)用自適應(yīng)閾值分割法完成疵點(diǎn)類(lèi)的分割;自適應(yīng)閾值分割處理之后密度聚類(lèi)，尋找密度大的區(qū)域進(jìn)行大津法處理實(shí)現(xiàn)對(duì)僵片類(lèi)的分割;一方面對(duì)原圖像進(jìn)行梯度化處理，另一方面對(duì)原圖像進(jìn)行S通道提取并增強(qiáng)，將圖像融合到一起，進(jìn)行自適應(yīng)閾值分割，實(shí)現(xiàn)棉索類(lèi)的分割。
　?、确治雒奕~區(qū)分問(wèn)題，進(jìn)一步提高了疵點(diǎn)識(shí)別率。從顏色、形狀、紋理等特征選擇，最終找出合適的特征

5、集合，可以有效識(shí)別棉葉。
　?、赏瓿煞旨?jí)算法。在獲取紋理特征及疵點(diǎn)的具體數(shù)值之后，合理確定各個(gè)特征的比例系數(shù)，參考標(biāo)準(zhǔn)樣本，運(yùn)用線性分類(lèi)算法實(shí)現(xiàn)分級(jí)。
　　⑹運(yùn)用MFC完成相關(guān)程序的集成及界面的開(kāi)發(fā)。將對(duì)攝像頭的相關(guān)操作、疵點(diǎn)及紋理的算法程序、分級(jí)程序、顏色級(jí)輸入、結(jié)果輸出等相關(guān)部分集合到一起，實(shí)現(xiàn)人機(jī)方便交流。大量試驗(yàn)表明研制的棉花軋工質(zhì)量分級(jí)儀器能夠有效完成自動(dòng)化分級(jí)，軋工質(zhì)量分級(jí)準(zhǔn)確率達(dá)92％，棉葉正確識(shí)別率可達(dá)到90