[发明专利]一种基于机器视觉的莲藕泥孔检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于机器视觉的莲藕泥孔检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1.准备工作：将莲藕在直径最大端处、距离莲藕顶端30-35mm，垂直切开，形成藕段与藕盖，将藕段水平放置到莲藕枕槽上，正对CCD工业相机所在的一侧，并使得藕段切断面与莲藕枕槽边缘对齐；

S2.莲藕图像采集：当莲藕输送装置将水平放置的藕段输送到照明箱的CCD工业相机拍摄位置时，限位开关检测到莲藕枕槽下方的金属感应片，限位开关给工控机信号，工控机发出指令，莲藕输送装置停止输送，打开线光源，在藕段上下位置设置线光源照射，光线穿透藕段肉质部和藕孔，CCD工业相机拍摄莲藕切断面图像；

S3.图像预处理：调整莲藕切断面图像尺寸，并转换为灰度图像，采用高斯模糊算法去除图像中的噪声和模糊；

S4.边缘检测:使用canny边缘检测方法检测莲藕孔中淤泥的边缘；

所述步骤S4 canny边缘检测利用淤泥和莲藕的像素梯度不同，检测出莲藕孔中淤泥的边缘,canny梯度的幅度及方向采用sobel算子求解，该算子包含两组3x3的矩阵，分别为横向及纵向，将之与图像作平面卷积，即可分别得出横向及纵向的亮度差分近似值；

S5.全局自适应阈值分割:将莲藕切断面灰度图像划分为若干子图像，并计算每个子图像的阈值；

所述步骤S5全局自适应阈值分割方法将莲藕分割为背景，淤泥分割为前景，具体包括以下步骤：

S5.1初始化阈值T，将莲藕切断面灰度图像的像素点分为两类:A类和B类；

S5.2分别计算A、B两类像素集合的均值；

S5.3计算A、B两类像素点的类间方差；

S5.4将T从0到255循环，分别计算A、B像素点的类间方差，当像素点类间方差最大时，对应的T就是最佳分割或二值化阈值；

S6.区域生长分割:将相同或相似强度的像素分组为一个区域或斑点，提取包括平均值和标准差在内的斑点特征，用于识别莲藕中的泥；

所述S6区域生长分割具体包括以下步骤：

S6.1对莲藕切断面灰度图像循序扫描，找到第一个还未归属的像素，设该像素为(x₀,y₀)；

S6.2以(x₀,y₀)为中心，找出(x₀,y₀)的四领域像素(x,y)，如果(x₀,y₀)满足生长规则，将(x,y)与(x₀,y₀)合并在同一区域，同时将(x,y)压入堆栈；

S6.3从堆栈中取出一个像素作为新的(x₀,y₀)返回到步骤S6.2；

S6.4当堆栈为空时返回步骤S6.1；

S6.5重复S6.1～S6.4，直到图像中每个点都有归属时生长结束；

S7.判断出莲藕藕孔是否存在淤泥。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的莲藕泥孔检测方法，其特征在于，所述检测方法基于以下检测装置实现：包括工控机和计算机，用于图像处理、信号传递和根据指令控制相关部件，还包括莲藕输送装置、图像采集检测装置；

所述莲藕输送装置用于平稳、连续输送莲藕到照明箱内的检测位置，包括莲藕枕槽、带弯板链条、链条轨道、轨道托板、机架；所述莲藕枕槽安装于带弯板链条上，用于盛放水平放置的藕段，莲藕枕槽底部开有方孔，以便光线穿过照射藕段；所述带弯板链条安装莲藕枕槽，在链条轨道内滑动，用于平稳、连续输送莲藕到照明箱的检测位置；所述链条轨道通过轨道托板安装于机架上；

所述图像采集检测装置通过莲藕输送装置的配合进行莲藕切断面图像的连续采集和处理，包括照明箱、金属感应片、限位开关、线光源、CCD工业相机；所述照明箱为图像采集提供标准的照明环境，照明箱内置黑色亚麻布，免受外界光线干扰；所述金属感应片，安装于莲藕枕槽下方，配合限位开关检测莲藕枕槽是否到检测位置；所述限位开关安装于检测位置，并与工控机相连，金属感应片随莲藕枕槽到达限位开关上时发送信号给工控机，停止输送装置，CCD工业相机进行拍摄；所述CCD工业相机置于照明箱内，一端与工控机相连，在检测位置正对莲藕切断面，用于采集莲藕切断面图像，并将检测结果传送到工控机上；所述线光源安装于照明箱内，与工控机相连，在检测位置的上下各一线光源，用于强光照射莲藕。

3.如权利要求2所述的基于机器视觉的莲藕泥孔检测方法，其特征在于，所述图像采集检测装置还包括支撑板、脚支架、CCD工业相机安装支架、支撑基座、方形管、相机安装座，所述支撑板安装于脚支架上，为图像采集检测装置提供支撑；所述CCD工业相机安装支架，安装于支撑基座上，用来支撑线光源、CCD工业相机；CCD工业相机通过相机安装座安装于CCD工业相机安装支架上，所述支撑基座，安装于方形管，方形管焊接于莲藕输送装置的机架上；所述安装支架安装在方形管上，方形管通过焊接的方式固定于机架上。