[发明专利]基于老叶识别的智能化茶叶分拣系统

说明书

技术领域

本发明涉及茶叶分拣领域，尤其涉及一种基于老叶识别的智能化茶叶分拣系统。

背景技术

茶叶指茶树的叶子或芽，可以用开水直接泡饮。依据品种和制作方式以及产品外形可分成不同种类。茶叶饮品被誉为“世界三大饮料之一”。茶叶的种植历史悠久，种植区域分布广泛，例如在中国大部地区、印度、斯里兰卡、俄罗斯等都存在大量的产茶区。茶叶含儿茶素、胆甾烯酮、咖啡碱、肌醇、叶酸、泛酸等成分，饮用茶叶不仅能够提升醒脑，而且能够调节身体内部环境，因此大受饮食男女的青睐。

茶叶的生产过程中，茶叶的采摘和分拣是一项耗工耗时、季节性强的工序。其中，茶叶的分拣又十分有必要，如果不分拣，则最终的产品质量参差不齐，无法为各种需求人群提供定向服务。现有技术中的茶叶分拣方式有两种，第一种是人工方式，劳动强度大、费用高且效率低下，第二种是茶叶分拣机器方式，这种方式虽然效率高，但缺乏有针对性的分拣策略，导致分拣的效果较差。

因此，需要一种新的茶叶分拣方式，能够以机器分拣为基础，替代繁琐复杂的人工分拣过程，并能够建立高效精确的识别机制，对待分拣的茶叶实现老叶和新叶的有效识别和分离。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于老叶识别的智能化茶叶分拣系统，通过传送机械轮流传送分散式排放的茶叶供分拣，通过高效的图像识别方式将待分拣的茶叶中的老叶检出并分离，建立起一套均衡效率、精度和成本支出的茶叶分拣系统，提高茶叶分拣的智能化水平。

根据本发明的一方面，提供了一种基于老叶识别的智能化茶叶分拣系统，所述分拣系统包括分拣托盘、分拣设备、老叶储存箱、茶叶识别机构和嵌入式处理器，所述分拣托盘为一平面托盘，用于分散式存放待分拣茶叶，所述茶叶识别机构用于对所述待分拣茶叶拍摄以获得茶叶图像，对所述茶叶图像执行图像处理以识别所述待分拣茶叶中的各片老叶，所述嵌入式处理器与所述茶叶识别机构和所述分拣设备分别连接，基于所述图像处理结果控制所述分拣设备分拣出所述待分拣茶叶中的各片老叶，并放置到所述老叶储存箱内。

更具体地，在所述基于老叶识别的智能化茶叶分拣系统中，还包括：红外测距设备，设置在所述茶叶识别机构上，并面对所述分拣托盘，用于识别托盘中心到所述茶叶识别机构的相对距离，所述红外测距设备包括红外线发射器件、红外线接收器件和单片机，所述红外线发射器件向所述分拣托盘中心位置发射红外线，所述红外线接收器件接收自所述分拣托盘中心位置反射回来的红外线，所述单片机与所述红外线发射器件和所述红外线接收器件分别连接，基于所述红外线发射器件发射红外线时间、所述红外线接收器件接收红外线时间和红外线传播速率，计算所述托盘中心到所述茶叶识别机构的相对距离；传动装置，用于放置所述分拣托盘，并将所述分拣托盘传送到所述茶叶识别机构的正下方；存储设备，用于预先存储绿色通道阈值和绿蓝通道差值阈值，还用于预先存储茶叶上限灰度阈值和茶叶下限灰度阈值，所述茶叶上限灰度阈值和所述茶叶下限灰度阈值用于将图像中的茶叶和背景分离；位置传感器，设置在所述分拣设备上，用于实时提供所述分拣设备的当前位置；所述茶叶识别机构包括图像采集器和图像处理器，所述图像采集器以1280×1024的分辨率采集所述茶叶图像，所述图像处理器与所述图像采集器和所述存储设备分别连接，所述图像采集器包括预处理单元、灰度化处理单元、茶叶分割单元和茶叶识别单元，所述预处理单元与所述图像采集器连接，采用4像素×4像素的滤波图案对所述茶叶图像执行中值滤波，以输出预处理图像，所述灰度化处理单元与所述预处理单元连接，对所述预处理图像执行灰度化处理，以输出灰度化图像，所述茶叶分割单元与所述灰度化处理单元、所述存储设备和所述图像采集器分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述茶叶上限灰度阈值和所述茶叶下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个茶叶子图案，基于所述多个茶叶子图像在所述茶叶图像中的位置对所述茶叶图像进行相应位置图像的分割，获取对应的多个彩色茶叶子图像，所述茶叶识别单元与所述茶叶分割单元和所述存储设备分别连接，接收所述多个彩色茶叶子图像和所述茶叶图像，对每一个彩色茶叶子图像，基于所有像素的绿色通道值统计彩色茶叶子图像的平均绿色通道值，基于所有像素的绿色通道值和所有像素的蓝色通道值统计彩色茶叶子图像的平均绿蓝通道差值，当所述平均绿色通道值小于等于所述绿色通道阈值且所述平均绿蓝通道差值小于等于所述绿蓝通道差值阈值时，判定彩色茶叶子图像为老叶彩色图像，将老叶彩色图像在所述茶叶图像中的占据区域作为老叶位置输出，当所述平均绿色通道值大于所述绿色通道阈值或所述平均绿蓝通道差值大于所述绿蓝通道差值阈值时，判定彩色茶叶子图像为新叶彩色图像；所述嵌入式处理器与所述红外测距设备、所述茶叶识别单元、所述位置传感器和所述分拣设备分别连接，接收所述红外测距设备输出的相对距离、所述茶叶识别单元输出的所有老叶位置和所述位置传感器输出的当前位置，基于所述相对距离和所述所有老叶位置确定所有老叶距离所述茶叶识别机构的第一绝对距离，基于所述所有老叶的第一绝对距离和预设的茶叶识别机构分拣设备间距确定所有老叶距离所述分拣设备的第二绝对距离，基于所述当前位置和所述所有老叶的第二绝对距离，确定所述分拣设备需要移动到各个老叶处的各个位移值，将所述各个位移值包括在位移驱动信号中并向所述分拣设备发送，以控制所述分拣设备逐一分拣所述待分拣茶叶中的各片老叶；其中，所述预处理单元、所述灰度化处理单元、所述茶叶分割单元和所述茶叶识别单元分别采用不同的FPGA芯片实现；所述分拣设备在分拣完所述待分拣茶叶中的各片老叶后，向所述嵌入式处理器发出分拣完毕信号，所述嵌入式处理器将所述分拣完毕信号发送给所述传动装置，用于控制所述传动装置将所述分拣托盘传离所述茶叶识别机构的正下方。