基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的脫水姜片在線檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、生姜以肉質(zhì)根供食，因含特殊的香味，可做香辛調(diào)料。亦可加工成姜干、姜片、姜粉、姜汁和姜酒，除此以外還可作香料和藥材。生姜經(jīng)去皮、切片、加熱烘干后制作成脫水姜片(物料)。脫水姜片不僅內(nèi)銷(xiāo)還可供出口，出口則要求干爽清潔、色白微黃、無(wú)紅黑雜色、表面光滑，形狀完整，味香辣，無(wú)蟲(chóng)口。因此，脫水姜片在進(jìn)行深加工前，要進(jìn)行分選，去除不合格品和雜質(zhì)，保證產(chǎn)品品質(zhì)。目前主要采用人工方法進(jìn)行分選，人工分選時(shí)受到多方面的影響，例如人的視覺(jué)疲勞、工作狀態(tài)、環(huán)境因

2、素等，分選的質(zhì)量與效率不穩(wěn)定，且勞動(dòng)力成本高。因此，改變脫水姜片的人工分選方式成為企業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急，研制用于脫水蔬菜在線分選的計(jì)算機(jī)視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)是一條很有發(fā)展前景的新途徑。
　　 本研究將計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于脫水姜片的在線分選，研制出一套實(shí)時(shí)在線分選系統(tǒng)，在生產(chǎn)流水線上實(shí)時(shí)檢測(cè)并分選出不合格脫水姜片。
　　 設(shè)備硬件系統(tǒng)按照不同的功能設(shè)計(jì)為三大部分：1)進(jìn)料機(jī)構(gòu)和輸送機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)物料傳輸：2)計(jì)算機(jī)圖像處理機(jī)構(gòu)：利用

3、圖像傳感器獲取目標(biāo)物的圖像，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，同時(shí)完成對(duì)目標(biāo)體的大小、形狀、顏色、表面缺陷等特性檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果信息發(fā)送給分選機(jī)構(gòu)；3)機(jī)械分選機(jī)構(gòu)：根據(jù)接收到的延時(shí)時(shí)間和位控信號(hào)，即每幀圖像處理、分析后所得到的不合格姜片的位置坐標(biāo)信息，適時(shí)打開(kāi)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的電磁閥，相應(yīng)的噴口噴射出高壓空氣，將不合格姜片清除到不合格品接收箱。而沒(méi)有受力的合格姜片按照原來(lái)的拋物線軌跡運(yùn)動(dòng)，最終到達(dá)合格品接收箱，從而完成脫水姜片的分選。
　　 軟件

4、設(shè)計(jì)包含軟件系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì)和圖像處理算法設(shè)計(jì)。整個(gè)軟件系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)采用多線程技術(shù)和雙緩沖技術(shù)。1)多線程技術(shù)：程序主線程即用戶(hù)線程，主要支持用戶(hù)操作，比如響應(yīng)鍵盤(pán)鼠標(biāo)等，輔助線程則在一幀圖像周期內(nèi)主要完成圖像的采集、處理和分析工作，并將分析數(shù)據(jù)發(fā)送給分選機(jī)構(gòu)。2)雙緩沖技術(shù)：動(dòng)態(tài)序列圖像的采集與處理是緊密相關(guān)的步驟，圖像處理模塊在處理圖像前需要等待攝像頭完成一幀圖像的采集工作。本研究采用雙緩沖技術(shù)使程序處于不斷的圖像處理、分析過(guò)程中，

5、消除了圖像處理前的等待狀態(tài)。圖像處理算法包括1)背景去除：脫水姜片顏色信息豐富，形狀各異，且具有一定空間結(jié)構(gòu)，討論了不同顏色空間中的不同顏色分量，選擇了合理的顏色分量作為背景色，采用固定閾值法從背景中分離出整塊姜片區(qū)域；利用不同等級(jí)脫水姜片在顏色信息上的差異，快速而準(zhǔn)確地從整塊姜片區(qū)域中提取出不合格姜片區(qū)域；2)噪聲去除：針對(duì)去除背景后的圖像上仍存在一些噪聲，采用了一些快速而穩(wěn)定的去噪聲方法。3)圖像分析：主要指目標(biāo)體特征參數(shù)的提取，包

6、括位置參數(shù)、面積參數(shù)和重心參數(shù)等，以及目標(biāo)匹配和定位。目標(biāo)匹配的目的是為了尋找到不合格姜片區(qū)域所在的整塊姜片區(qū)域，再以整塊姜片區(qū)域的重心進(jìn)行定位，精確計(jì)算出每幀圖像的位控信號(hào)和延時(shí)觸發(fā)時(shí)間，提高分選的準(zhǔn)確性。
　　 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)為分選出的成品姜片中不合格姜片的含量小于5％，不合格姜片中夾帶好的姜片小于10％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分選出的合格姜片中含有不合格品為4.5％，不合格姜片中含有合格品為8.4％，達(dá)到預(yù)定指標(biāo)要求。