專利名稱：一種雞腿菇圖像識(shí)別方法與分級(jí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域，具體涉及的是一種雞腿菇圖像識(shí)別與分級(jí)。
背景技術(shù)：
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雞腿菇子實(shí)體質(zhì)感柔軟、組織脆嫩、含水率高，在自動(dòng)化采摘時(shí)會(huì)不可避免的產(chǎn)生機(jī)械損傷，對(duì)采摘后的分級(jí)工作增加不必要的誤差，在采摘之前實(shí)現(xiàn)雞腿菇的識(shí)別與分級(jí)對(duì)雞腿菇的工廠化生產(chǎn)具有重要意義。雞腿菇的圖像識(shí)別屬于農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域，主要采用圖像識(shí)別的方法確定雞腿菇的輪廓。但由于雞腿菇屬于簇狀生長(zhǎng)，相互之間有不同程度的重疊和遮擋且遮擋部分多發(fā)生在菌蓋部位，使得雞腿菇的圖像識(shí)別難度增加；同時(shí)由于有重疊和遮擋現(xiàn)象，識(shí)別出的圖像輪廓也與真實(shí)的雞腿菇輪廓相差較大。目前國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，對(duì)蘑菇、香菇等食用菌品種開(kāi)展研究。例如周云山、李強(qiáng)等[I]研究了蘑菇采摘機(jī)器人的工作過(guò)程，在圖像信息獲取方面，研究了蘑菇和苗床圖象信息的數(shù)字特征、蘑菇邊界的提取算法。Chen HH[2]等人對(duì)香菇的大小自動(dòng)進(jìn)行了分級(jí)，所研制的香菇分級(jí)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)香菇3個(gè)級(jí)別大小的分級(jí)及異色香菇、破損香菇的識(shí)別和剔除。俞高紅等[3]研究了蘑菇單體檢測(cè)定位算法，采用Fourier描述子來(lái)重建蘑菇的邊界，可以將多個(gè)重疊的蘑菇圖像有效分割開(kāi)來(lái)。黃星奕[4]提出了一種基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的畸形秀珍菇識(shí)別方法，以分形維數(shù)、相對(duì)位移、菌蓋偏心率、菌柄彎曲度等4個(gè)指標(biāo)作為特征變量，采用支持向量機(jī)模式識(shí)別方法建立畸形秀珍菇判別模型，研究表明，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能很好地識(shí)別畸形秀珍菇。李江波[5]運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法采用掩模去背景、中值濾波、邊緣亮度補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理，選取香菇菇蓋最大直徑、圓形度、色調(diào)均值及缺陷區(qū)域總面積與香菇圖像總面積的比值作為鮮香菇分級(jí)的特征參數(shù)，對(duì)香菇進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，識(shí)別精度可達(dá)94.2%。目前對(duì)各種食用菌的圖像識(shí)別研究基本上都是基于單體進(jìn)行的，沒(méi)有考慮到自然生長(zhǎng)狀態(tài)下雞腿菇簇狀生長(zhǎng)的特性。由于雞腿菇在自然生長(zhǎng)狀態(tài)下由于有重疊和遮擋的現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)識(shí)別出的圖像輪廓與真實(shí)的雞腿菇輪廓相差較大。針對(duì)雞腿菇群體圖像相互重疊的問(wèn)題，首先要將每個(gè)單體各自分開(kāi)，然后對(duì)分割后有缺陷的圖像進(jìn)行一定的修復(fù)。本發(fā)明針對(duì)雞腿菇群體圖像提出了一種基于圖像數(shù)字特征分析的重疊圖像分割算法及基于Hough變換對(duì)被遮擋圖像的修復(fù)算法，實(shí)現(xiàn)了雞腿菇采摘前的圖像修復(fù)。由于國(guó)內(nèi)并無(wú)權(quán)威的雞腿菇分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明參照香菇、雙孢菇等鮮菇分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以菌蓋直徑為指標(biāo)，將雞腿菇分為四個(gè)等級(jí)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雞腿菇采摘前的識(shí)別與分級(jí)。參考文獻(xiàn):
[1]周云山，李強(qiáng).李紅英，等.計(jì)算機(jī)視覺(jué)在蘑菇采摘機(jī)器上的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).1995，11 (4):27-32.[2]ChenHH, Ting CH.The development of a machine vision system for shiitakegrading[J].Journal of Food Quality.2004, 27(5):352-365.[3]俞高紅，趙勻，李革，等.基于機(jī)器視覺(jué)的蘑菇單體檢測(cè)定位算法及其邊界描述[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005 (6):101-104.[4]黃星奕，姜爽，陳全勝，等.基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的畸形秀珍菇識(shí)別[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(10):350-354.[5]李江波，王靖宇，蘇憶楠，等.鮮香菇外部品質(zhì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)與分級(jí)研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工.學(xué)刊，2010 (10):4-
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種雞腿菇圖像識(shí)別方法與分級(jí)方法，使識(shí)別出的圖像輪廓更接近真實(shí)的雞腿燕輪廓，并提供一種雞腿燕的分級(jí)方法。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明基于Hough變換的雞腿菇圖像修復(fù)和分級(jí)方法，利用regionprops函數(shù)計(jì)算修復(fù)后的雞腿燕菌蓋圖像直徑,并以此建立一種雞腿燕的分級(jí)方法，具體技術(shù)方案如下:
一種雞腿菇圖像 識(shí)別方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟一，對(duì)菌蓋邊界輪廓進(jìn)行識(shí)別的步驟；
步驟二，菌蓋輪廓圖像修復(fù)的步驟；
步驟三，菌蓋特征提取的步驟。所述菌蓋輪廓識(shí)別的步驟包括以下過(guò)程:
Γ將原始圖像大小調(diào)整到與圖像處理相適應(yīng)尺寸； t在R-0.5G+0.5B分量下將原始圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；
f根據(jù)灰度值變化確定兩個(gè)雞腿菇圖像重疊處的邊界輪廓，實(shí)現(xiàn)對(duì)重疊圖像進(jìn)行分割；用3X3的中值濾波器對(duì)菌蓋圖像進(jìn)行平滑處理；
I通過(guò)腐蝕3次后再膨脹3次，去除邊界干擾，再對(duì)圖像中的孔洞進(jìn)行填充，提取分割后的菌蓋圖像邊界輪廓。所述菌蓋輪廓圖像修復(fù)的步驟包括以下過(guò)程:
1:菌蓋輪廓圖像中心的獲取過(guò)程
將菌蓋輪看作一橢圓，將中心在原點(diǎn)且兩個(gè)半軸與坐標(biāo)軸重合的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)橢圓
權(quán)利要求
1.一種雞腿菇圖像識(shí)別方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，對(duì)菌蓋邊界輪廓進(jìn)行識(shí)別的步驟； 步驟二，菌蓋輪廓圖像修復(fù)的步驟； 步驟三，菌蓋特征提取的步驟。
2.一種如權(quán)利要求1所述的雞腿菇圖像識(shí)別方法，其特征在于所述菌蓋輪廓識(shí)別的步驟包括以下過(guò)程: 將原始圖像大小調(diào)整到與圖像處理相適應(yīng)尺寸； 在R-0.5G+0.5B分量下將原始圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像； 根據(jù)灰度值變化確定兩個(gè)雞腿菇圖像重疊處的邊界輪廓，實(shí)現(xiàn)對(duì)重疊圖像進(jìn)行分割； 用3X3的中值濾波器對(duì)菌蓋圖像進(jìn)行平滑處理； 通過(guò)腐蝕3次后再膨脹3次，去除邊界干擾，再對(duì)圖像中的孔洞進(jìn)行填充，提取分割后的菌蓋圖像邊界輪廓。
3.—種如權(quán)利要求1所述的雞腿菇圖像識(shí)別方法，其特征在于所述菌蓋輪廓圖像修復(fù)的步驟包括以下過(guò)程: 菌蓋輪廓圖像中心的獲取過(guò)程 將菌蓋輪看作一橢圓，將中心在原點(diǎn)且兩個(gè)半軸與坐標(biāo)軸重合的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)橢圓
4.一種如權(quán)利要求1所述的雞腿菇圖像識(shí)別方法，其特征在于所述菌蓋特征提取的步驟包括以下過(guò)程: (I)采用中值濾波器對(duì)上述圖像處理過(guò)程中產(chǎn)生的新噪聲進(jìn)行平滑處理；(2)使用線性結(jié)構(gòu)元素，分別對(duì)圖像進(jìn)行水平方向和垂直方向膨脹運(yùn)算3次，將像素加到菌蓋輪廓圖像的對(duì)象邊緣； (3)對(duì)圖像中的孔洞進(jìn)行填充，然后使用菱形結(jié)構(gòu)元素對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理，采用8鄰域順序法對(duì)圖像的連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，將不同連通區(qū)域標(biāo)記為不同值； (4)使用regionprops函數(shù)計(jì)算并標(biāo)記出菌蓋短軸直徑D。
5.一種基于如權(quán)利要求1-5所述的雞腿菇圖像識(shí)別方法的雞腿菇分級(jí)方法，其特征在于:對(duì)采集的雞腿菇樣品圖像，經(jīng)所述雞腿菇圖像識(shí)別方法后得到每一個(gè)樣品的菌蓋直徑值，建立以菌蓋短軸直徑為指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
6.一種如權(quán)利要求5所述的的雞腿菇分級(jí)方法，其特征在于所述雞腿菇分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為: 所述菌蓋短軸直徑<20mm，為四級(jí)； 所述菌蓋短軸直徑在20-30mm之間，為三級(jí)； 所述菌蓋短軸直徑在30-40mm之間，為二級(jí)； 所述菌蓋短軸直徑>40mm ，為一級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雞腿菇圖像識(shí)別方法與分級(jí)方法，包括對(duì)菌蓋邊界輪廓進(jìn)行識(shí)別的步驟；菌蓋輪廓圖像修復(fù)的步驟；菌蓋特征提取的步驟。將雞腿菇依以下方法進(jìn)行分級(jí)菌蓋短軸直徑<20mm，為四級(jí)；菌蓋短軸直徑在20-30mm之間，為三級(jí)；菌蓋短軸直徑在30-40mm之間，為二級(jí)；菌蓋短軸直徑>40mm，為一級(jí)。本發(fā)明適用于食用菌工廠化生產(chǎn)中的在線監(jiān)測(cè)、識(shí)別與分級(jí)，可應(yīng)用于雞腿菇的工廠化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G06K9/46GK103177257SQ20131011996
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者袁俊杰, 李萍萍, 李曉文 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)