[发明专利]基于图像处理的水果分选装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种农业机械技术领域的分类装置，具体是一种基于图像处理的水果分选装置。

背景技术

目前，机器视觉广泛应用在水果外观品质的检测中。相机采集水果的表面图像，然后传输至计算机，通过图像处理的方法获得水果图像的尺寸、颜色、缺陷等外部品质特征，进而依据国家水果分级标准对水果进行分级处理。目前比较常见的是单通道分选机装置和多通道水果分选机装置。单通道分选机是一种最为常见的分选设备，水果由上料机构自动上料，上料过程中运用机械装置使水果成单行排列，在流水线上方安装有相机，当水果从正下方经过时，采集水果的表面图像，有时为了得到水果的全表面信息，流水线上安置特定外形的滚子，由于滚子与摩擦带之间的摩擦力作用，水果会均匀翻转，通过增加流水线上方的相机数目，可以采集水果不同方位的表面信息。然而这种装置是在水果传输过程中采集的图像，由于装置的振动以及相机曝光时间的存在，采集的图像会出现重影，带有重影的水果图像，水果表面信息模糊，不仅增加了后期图像处理的难度，还降低了水果的分选精度；有时为了消除重影，在水果采集图像时，停止水果的传输，此方法虽然提高了图像质量，但是大大降低了分选效率，不利于水果的快速检测。多通道分选装置也是一种较为常见的分选设备，原理和单通道分选机一样，只不过将多个单通道分选机并联，在水果量较大的时候，可以加快水果的分选速度。然而这种分选机和单通道一样，也是在水果传输过程中采集水果图像的，同样会产生图像的重影，不利于水果的后期处理。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN202079036，公开日2011-12-21，记载了一种水果分选机，使用托盘机构、传动输送装置、称重机构和控制器，当带有水果的托盘机构达到分级区时，控制器通过控制电源的通断来控制电磁吸盘得磁和失磁，完成托盘机构的翻转。但该现有技术只能根据水果的重量进行分选，忽视了影响水果品质最为重要的外观特征，并且托盘机构的翻转需要电磁吸盘通电失磁，因此每一个托盘必须有通电线圈、电触点、通电导线、托盘支架等部分，这样造成托盘机构的结构相对复杂。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201313098，公开日2009-9-23，记载了一种基于LED和数码相机的水果分选计算机图像获取装置，LED阵列板对称布置于水果支撑台两侧，成45°角倾斜放置。但该现有技术属于单通道分选机装置，然而这种装置是在水果传输过程中采集的图像，由于装置的振动以及相机曝光时间的存在，采集的图像会出现重影，带有重影的水果图像，水果表面信息模糊，不仅增加了后期图像处理的难度，还降低了水果的分选精度。另外该装置采用了光源属于面光源，水果属于类球形生物体，故水果可以看成一个朗伯体，根据朗伯反射原理，球面上任意一点的亮度是与该点的法向量和改点与光源连线之间的夹角的余弦成正比，即I_D=I_L×COSθ，其中I_D是反射光强度，I_L是入射光强度，面光源比拱形光源具有更加明显的朗伯现象，因此采用面光源容易使所采集图像形成中间亮边缘暗的分布，增加后期图像处理难度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于图像处理的水果分选装置，可以避免现有技术中因为相机曝光时间的存在和传输水果的运动造成的图像重影，提高所采集的水果图像质量，降低了图像处理难度；一次性采集多个水果的RGB图像和近红外图像，利用近红外图像水果和背景的较大亮度差异所求出的水果掩模图像，一次性去除RGB图像背景；一次性完成包含多个水果表面信息图像的缺陷提取，提高了水果品质特征提取效率；通过增加相机的数量和间歇式多通道传输滚子的翻滚作用，可以采集水果绝大部分表面信息特征，提高了分选精度，实现了分选机构对批量水果的高速高效调度控制。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上料机构、间歇式多通道物料传输机构、连续式单通道物料传输机构、分类箱和水果信息采集机构，其中：间歇式多通道物料传输机构的前端设置上料机构，上方设有水果信息采集机构，尾部与连续式单通道物料传输机构垂直相连，分类箱与连续式单通道物料传输机构相连；

所述的水果信息采集机构包括：圆顶形光源散射装置、一对触发器、若干与计算机相连的相机和光源，其中：一对触发器设置于间歇式多通道物料传输机构上且发送脉冲信号至相机，圆顶形光源散射装置上方分别固定若干相机以记录所测水果的各个面的信息，内侧设有光源，光源为两排成线形分布的贴片LED。