群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺檢測分級裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺檢測分級裝置及其方法，涉及禽蛋加工分級【技術領域】。本裝置的結(jié)構是在裝置臺上設置有傳送帶和光源，在傳送帶的上面裝有鴨蛋，在傳送帶的下方設置有光源，光源通過傳送帶上輥子間的空隙透射到鴨蛋上；在裝置臺的上方設置有暗箱，在暗箱的頂部正中，設置有工業(yè)相機，工業(yè)相機的鏡頭距裝置臺面的高度為33cm；光電開關設置于暗箱的內(nèi)側(cè)；光電開關通過數(shù)據(jù)線與單片機相連；單片機和工業(yè)相機分別通過數(shù)據(jù)線與計算機相連。本發(fā)明能夠完成自動分級，分級標準統(tǒng)一，分級準確；高效率、高智能；能夠?qū)崿F(xiàn)無損分級；用機器代替人眼，降低人工勞動強度，具有良好的應用推廣前景。
【專利說明】 群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺檢測分級裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及禽蛋加工分級【技術領域】，尤其涉及一種群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺檢測分級裝置及其方法。具體地說，本發(fā)明利用機器視覺技術對采集的產(chǎn)地鴨蛋圖像進行一系列的圖像處理，獲取產(chǎn)地鴨蛋的體積、表面積、橢圓率以及離心率四種外形尺寸參數(shù)，并建立相應的分級模型，由此實現(xiàn)對產(chǎn)地鴨蛋外形大小和扁平程度的分級。
【背景技術】
[0002]鴨蛋具有非常高的營養(yǎng)價值，深受廣大消費者青睞，是禽蛋生產(chǎn)和消費的主要產(chǎn)品之一。對鴨蛋進行分級，能極大程度地滿足不同消費者的多樣化需求，更有利于提高我國鴨蛋在國際市場上的競爭力和經(jīng)濟效益。但由于我國鴨蛋主要以農(nóng)村散養(yǎng)為主，生產(chǎn)集約化程度低，生產(chǎn)出的鴨蛋表面常粘有泥土、稻草、羽毛等臟污，這些鴨蛋被稱為產(chǎn)地鴨蛋。產(chǎn)地鴨蛋表面臟污的復雜性直接制約了鴨蛋智能檢測技術的發(fā)展，使其仍停留在傳統(tǒng)的手工分級階段。
[0003]利用機器視覺技術對禽蛋的外形尺寸分級的研究已有很多。王巧華等(2001)根據(jù)鴨蛋重量與所獲得圖像的像素面積成正比，研究出了鴨蛋大小的分級檢測模型，鴨蛋大小的檢測誤差在±3g之內(nèi)；鄧海霞等(2006)利用機器視覺技術對雞蛋外形尺寸進行檢測，建立雞蛋平面投影面積、長軸和短軸與實測的蛋重、長軸和短軸之間的模型，相關系數(shù)分別為0.92,0.91和0.84 ;饒秀勤等(2007)從雞蛋邊緣分別提取縱徑、橫徑、上橫徑和下橫徑等4個雞蛋外形幾何特征量，用于建立雞蛋重量檢測的回歸模型；杜艷紅等(2012)針對雞蛋原始圖像的R分量圖像，采用最小二乘法的橢圓擬合檢測雞蛋外形參數(shù)。
[0004]經(jīng)檢索，現(xiàn)有的檢測技術是:
[0005]1、局限于表面干凈的禽蛋，而無對表面沾有泥土、稻草、羽毛等臟污的產(chǎn)地鴨蛋的檢測；
[0006]2、主要是針對單枚禽蛋在靜態(tài)的條件下進行的檢測分級，而無對群體產(chǎn)地鴨蛋在流水線上動態(tài)的檢測；
[0007]3、尚未發(fā)現(xiàn)對不同扁平程度的鴨蛋進行細致的分級，實現(xiàn)對異形蛋的剔除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的局限，提供一種群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺檢測分級裝置及其方法。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0010]首先，將產(chǎn)地鴨蛋(簡稱鴨蛋)放置在勻速運動的傳送帶上，光源位于傳送帶的下方，通過暗箱頂部的相機采集群體鴨蛋在動態(tài)下的透射圖像；然后，計算機對采集的圖像進行一系列的圖像處理，提取特征參數(shù)；最后，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計建立分級模型，以實現(xiàn)對鴨蛋外形大小和扁平程度的分級。
[0011]在本發(fā)明中主要完成以下幾項工作:[0012]1、采集群體鴨蛋圖像；
[0013]2、尋找合適算法，進行圖像處理，提取外形尺寸特征參數(shù)；
[0014]3、建立不同外形大小和扁平程度等級的鴨蛋自動識別模型。
[0015]具體地說，本發(fā)明的技術方案如下:
[0016]一、群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺分級裝置(簡稱裝置)
[0017]本裝置由裝置臺、暗箱、工業(yè)相機、計算機、單片機、光電開關、傳送帶和光源組成；
[0018]其位直和連接關系是:
[0019]在裝置臺上設置有傳送帶和光源，在傳送帶的上面裝有鴨蛋，在傳送帶的下方設置有光源，光源通過傳送帶上輥子間的空隙透射到鴨蛋上；
[0020]在裝置臺的上方設置有暗箱，在暗箱的頂部正中，設置有工業(yè)相機，工業(yè)相機的鏡頭距裝置臺面的高度為33cm ；
[0021]光電開關設置于暗箱的內(nèi)側(cè)；
[0022]光電開關通過數(shù)據(jù)線與單片機相連；單片機和工業(yè)相機分別通過數(shù)據(jù)線與計算機相連。
[0023]二、群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺分級方法(簡稱方法)
[0024]本方法包括下列步驟:
[0025]①打開光源開關，進行圖像采集并儲存
[0026]將鴨蛋按每排3枚放置在傳送帶上，每當有一排鴨蛋進入暗箱，將觸發(fā)I次安裝在暗箱內(nèi)側(cè)的光電開關，當光電開關被觸發(fā)3次時，單片機傳遞信號給計算機控制相機自動拍照，故每張圖像中含有9枚鴨蛋，拍照完成后單片機重新開始計數(shù)；
[0027]②從圖像中裁剪出單枚鴨蛋的圖像
[0028]由于圖像是由運動的鴨蛋觸發(fā)光電開關拍照獲得，9枚鴨蛋在圖像中的位置較為固定，故可以通過預定的窗口將9枚鴨蛋依次從圖像中裁剪出來，得到單枚鴨蛋的圖像；
[0029]③對單枚鴨蛋的圖像進行預處理，將鴨蛋從背景中分割出來
[0030]I)對圖像灰度化使之變成灰度圖；
[0031]2)移去邊界上因裁剪范圍過大帶入其他鴨蛋的圖像；
[0032]3)中值濾波；
[0033]4)將灰度圖轉(zhuǎn)化成為二值圖；
[0034]5)填充由鴨蛋上的臟污而產(chǎn)生的圖像上孔洞；
[0035]6)腐蝕膨脹去除由傳送帶漏光而產(chǎn)生的毛刺狀物；
[0036]④提取鴨蛋的邊緣坐標，通過最小二乘法對鴨蛋進行橢圓擬合；
[0037]⑤通過橢圓的方程，得到橢圓的長半軸a和短半軸b，從而計算出鴨蛋的
[0038]體積
【權利要求】
1.一種群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺檢測分級裝置，其特征在于: 由裝置臺(10)、暗箱(20)、工業(yè)相機(30)、計算機(40)、單片機(50)、光電開關(60)、傳送帶(70)和光源(80)組成； 其位置和連接關系是: 在裝置臺(10)上設置有傳送帶(70)和光源(80)，在傳送帶(70)的上面裝有鴨蛋(00)，在傳送帶(70)的下方設置有光源(80)，光源(80)通過傳送帶(70)上輥子(71)間的空隙透射到鴨蛋(00)上； 在裝置臺(10)的上方設置有暗箱(20)，在暗箱(20)的頂部正中，設置有工業(yè)相機(30)，工業(yè)相機(30)的鏡頭距裝置臺(10)面的高度為33cm; 光電開關(60)設置于暗箱20的內(nèi)側(cè)； 光電開關(60)通過數(shù)據(jù)線與單片機(50)相連；單片機(50)和工業(yè)相機(30)分別通過數(shù)據(jù)線與計算機(40)相連。
2.按權 利要求1所述的視覺檢測分級裝置，其特征在于: 所述的計算機40內(nèi)置有圖像處理軟件，其工作流程是: ①讀取圖像(3IO)； ②裁剪出單枚產(chǎn)地鴨蛋圖像(320)； ③對鴨蛋進行灰度化，移去邊緣圖像，中值濾波，二值化，填充孔洞，腐蝕膨脹去毛刺(330)； ④提取鴨蛋的邊緣坐標，最小二乘法橢圓擬合(340)； ⑤通過橢圓方程，得到橢圓的長半軸a和短半軸b(350)； ⑥分為兩類分級模型:鴨蛋大小的分級(360);鴨蛋扁平程度的分級(370)； 鴨蛋大小的分級(360) A、計算鴨蛋的體積V和表面積S(361)； B、判斷925000^ 1050000且46725 ^ S ^ 51000 (362)，是則判別為中等大小的鴨蛋(363)，再跳轉(zhuǎn)到步驟E，否則進入步驟C ； C、判斷V< 925000或S < 46725 (364)，是則判別為小鴨蛋(365)，再跳轉(zhuǎn)到步驟E，否則進入步驟D ； D、判別為大鴨蛋(366)； E、結(jié)束(367)； 鴨蛋扁平程度的分級(370) a、計算鴨蛋的離心率e和橢圓率f(371)； b、判斷0.668 ^ e ^ 0.709且0.256 ^ f ^ 0.295 (372)，是則判別為扁平適中的鴨蛋(373)，再跳轉(zhuǎn)到步驟f，否則進入步驟c ； C、判斷0.6 < e < 0.668或0.22 < f < 0.256 (374)，是則判別為較圓潤的鴨蛋(375)，再跳轉(zhuǎn)到步驟f，否則進入步驟d ； d、判斷0.709<e<0.73或0.295 < f < 0.34 (376)，是則判別為較扁平的鴨蛋(377)，再跳轉(zhuǎn)到步驟f，否則進入步驟e ； e、判別為異形蛋(378)； f、結(jié)束(379)。
3.利用權利要求1所述裝置的群體產(chǎn)地鴨蛋外形尺寸的視覺檢測分級方法，其特征在于: ①打開光源開關，進行圖像采集并儲存 將鴨蛋按每排3枚放置在傳送帶上，每當有一排鴨蛋進入暗箱，將觸發(fā)I次安裝在暗箱內(nèi)側(cè)的光電開關，當光電開關被觸發(fā)3次時，單片機傳遞信號給計算機控制相機自動拍照，故每張圖像中含有9枚鴨蛋，拍照完成后單片機重新開始計數(shù)； ②從圖像中裁剪出單枚鴨蛋的圖像 由于圖像是由運動的鴨蛋觸發(fā)光電開關拍照獲得，9枚鴨蛋在圖像中的位置較為固定，故可以通過預定的窗口將9枚鴨蛋依次從圖像中裁剪出來，得到單枚鴨蛋的圖像； ③對單枚鴨蛋的圖像進行預處理，將鴨蛋從背景中分割出來 1)對圖像灰度化使之變成灰度圖； 2)移去邊界上因裁剪范圍過大帶入其他鴨蛋的圖像； 3)中值濾波； 4)將灰度圖轉(zhuǎn)化成為二值圖； 5)填充由鴨蛋上的臟污而產(chǎn)生的圖像上孔洞； 6)腐蝕膨脹去除由傳送帶漏光而產(chǎn)生的毛刺狀物； ④提取鴨蛋的邊緣坐標，通過最小二乘法對鴨蛋進行橢圓擬合； ⑤通過橢圓的方程，得到橢圓的長半軸a和短半軸b，從而計算出鴨蛋的
體積
【文檔編號】G01B11/28GK103983190SQ201410217412
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王巧華, 馬美湖, 蘆茜 申請人:華中農(nóng)業(yè)大學