[发明专利]一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法

权利要求书

1.一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：搭建条纹投影苹果果梗和花萼检测系统，包括投影仪、摄像机和计算机；所述投影仪分别向参考平面和被测苹果表面投射正弦条纹，摄像机同步采集调制后的条纹图像I_i(x,y)，并将采集的数据导入计算机进一步处理；

步骤S2：利用条纹分析方法得到包裹相位分布φ(x,y)和对应的条纹级次k(x,y)，并在此基础上计算得到相位分布Φ(x,y)；参考平面和被测苹果的相位分布分别表示为Φ_bg(x,y)、Φ_obj(x,y)；

步骤S3：在参考平面相位分布Φ_bg(x,y)的基础上，构建参考平面的偏转相位

步骤S4：苹果的相位分布Φ_obj(x,y)分别与参考平面的偏转相位相减，计算得到苹果的原始相位图Φ_n(x,y),n∈[1,9]；

步骤S5：分别对苹果的原始相位图Φ_n(x,y),n∈[1,9]进行孔洞填充，得到填充相位图

步骤S6：分别将填充相位图与苹果的原始相位图Φ_n(x,y),n∈[1,9]相减，得到相位差值图

步骤S7：设定阈值T对相位差值图进行阈值分割，得到苹果果梗和花萼区域图像R_n(x,y),n∈[1,9]；对被测苹果进行边缘检测，得到边缘图像E(x,y)；对边缘图像E(x,y)和苹果果梗和花萼区域图像R_n(x,y),n∈[1,9]进行求或运算，得到检测结果D(x,y)。

2.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述摄像机采集的条纹图像I_i(x,y)，其光强分布可表示为：

I_i(x,y)＝a(x,y)+b(x,y)cos[φ(x,y)+δ_i]；

其中：(x,y)表示摄像机的像素坐标；i＝1,2,...,Step,Step≥3表示相移步数；a(x,y)表示图像平均背景强度；b(x,y)表示条纹调制度；φ(x,y)表示包裹相位分布；δ_i＝2π(i-1)/Step表示相移量。

3.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：

所述步骤S2中，所述包裹相位分布φ(x,y)，其数学计算公式为：

所述步骤S2中，所述条纹级次k(x,y)，通过双频法得到的计算公式为：

其中：f_h和f_l分别表示高频条纹和低频条纹的频率；Φ_l(x,y)表示单周期低频条纹的相位；φ(x,y)表示包裹相位分布；

所述步骤S2中，所述相位分布Φ(x,y)，其数学计算公式为：

Φ(x,y)＝φ(x,y)+2πk(x,y)。

4.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述参考平面的偏转相位其数学计算公式为：

其中，k₁、k₂分别表示参考平面偏转相位的偏转系数，通过调整该系数实现参考平面相位的多方向偏转。

5.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述苹果的原始相位图Φ_n(x,y),n∈[1,9]，其数学计算公式分别为：

6.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：所述步骤S6中，所述相位差值图其数学计算公式为：

7.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：所述步骤S7中，所述边缘图像E(x,y)，采用Sobel、Canny通用的边缘检测计算得到。

8.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的苹果果梗和花萼检测方法，其特征在于：所述步骤S7中，所述检测结果D(x,y)，其数学计算公式为：

D(x,y)＝R₁(x,y)∪R₂(x,y)∪R₃(x,y)∪...∪R₈(x,y)∪R₉(x,y)∪E(x,y)。