[发明专利]基于可见光—近红外双目机器视觉的粮虫检测装置和方法

权利要求书

1.基于可见光-近红外双目机器视觉的粮虫检测装置，其特征在于，所述的检测装置由粮虫分离部分、粮虫传输部分、机器视觉部分和计算机(13)组成；粮虫分离部分和机器视觉部分都安装在粮虫传输部分的上面；

所述的粮虫分离部分包括进料器(4)、筛分电机(2)、曲柄连杆(1)、筛子(5)、除尘风机(7)、除尘箱(8)和粉尘收集袋(21)；所述筛分电机(2)通过主传动轴驱动曲柄连杆(1)，曲柄连杆(1)与筛架铰接，筛子(5)固定在筛架上，筛架采用下吊式铰接在机架上；所述进料器(4)安装在筛子(5)的正上方，所述除尘箱(8)安装在筛子(5)的正下方，除尘箱(8)的两侧设有除尘风机(7)和粉尘收集袋(21)；

所述的粮虫传输部分包括控制模块(3)、采集盒(20)、传送带(18)、第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、收集盒(15)和传输电机(14)；所述传输电机(14)带动传送带(18)，传送带(18)采用双链条链传动传输机构；所述采集盒(20)前端铰接在双链条上，后端为自由端；3个光电传感器分别安装在除尘机构、近红外相机(11)和可见光CCD(12)的下方，且3个光电传感器安装在传送带(18)的内侧，并低于采集盒(20)高度的位置；收集盒(15)位于传送带(18)末端的正下方；所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、筛分电机(2)、除尘风机(7)、传输电机(14)通过数据线与所述控制模块(3)相连，控制模块(3)与所述计算机(13)相连，计算机(13)通过控制模块(3)接收来自第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器的触发信号，计算机(13)通过控制模块(3)对筛分电机(2)、除尘风机(7)和传输电机(14)发出控制指令；

所述的机器视觉部分由光照箱(9)、近红外相机(11)、可见光CCD(12)、光源(6)和相应软件组成；所述光照箱(9)安装在传送带(18)的正上方，所述光源(6)、近红外相机(11)和可见光CCD(12)位于光照箱(9)内；近红外相机(11)和可见光CCD(12)垂直安装在传送带(18)的正上方，与采集盒(20)运动方向在同一平面内，经数据线和所述计算机(13)相连；近红外相机(11)的光谱范围为900-1700nm，其前端带有近红外滤光片(10)，近红外滤光片(10)半带宽小于10nm。

2.一种实施权利要求1所述的基于可见光-近红外双目机器视觉的粮虫检测装置的方法，其特征在于，包括的步骤为：

(1)粮虫分离部分自动筛分粮食样本，清理去除粮食筛下物中的粉尘，并使筛下物自动落入采集盒中；

(2)粮虫传输部分把采集盒分别传送到近红外相机和可见光CCD的正下方，机器视觉部分对采集盒中的筛下物分别采集近红外图像和可见光图像，并传输至计算机；

(3)对所采集的近红外图像进行图像处理，得到含有粮虫活虫的二值化图像，提取其面积、复杂度、不变矩特征参数，通过粮虫活虫识别软件判别出粮虫活虫，并确定出每个活虫在图像中的坐标信息；同时，统计图像中所有粮虫活虫的头数；

(4)对采集的可见光图像进行图像处理，匹配并融合筛下物的近红外图像，定位出运动的活虫；结合上述所有活虫的坐标信息，确定“假死”活虫在可见光图像中的坐标信息，并分割出可见光图像中所有粮虫活虫的子区域；

(5)提取粮虫面积、周长整体特征参数及鞘翅长宽比、鞘翅长与粮虫体长之比局部特征参数，形成并优化粮虫的原始特征空间，运用粮虫种类识别软件确定出粮虫活虫的种类信息；

(6)粮虫传输部分在筛下物图像采集完毕之后，自动清理去除采集盒中的筛下物，并进入下一个循环。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的图像处理包括图像获取、去背景、滤波增强图像、分割图像。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的粮虫活虫识别软件和粮虫种类识别软件内均包含有高精度的识别模型，通过神经网络分类器、支持向量机分类器或模糊分类器技术，建立所提取的近红外粮虫图像特征参数与粮虫活虫的关系模型，以及粮虫近红外光谱特征参数与粮虫类别的关系模型。