一种基于不同视觉技术块冻虾净含量检测的厚度补偿方法技术

本发明专利技术公开一种基于不同视觉技术块冻虾净含量检测的厚度补偿方法，块冻虾进入投影仪的投射区域时用双目相机同时采集块冻虾的左右图像并保存至计算机，计算机对左右图像进行处理，提取属于块冻虾表面上的各有效中心线；对各有效中心线进行从左到右的排序并编号，再计算线条对的对应点视差大小，依据视差大小计算点的空间三维坐标；计算块冻虾的表面所有对应点的厚度，并绘制三维曲面图和厚度的等高线图；针对不同的区域利用不同厚度、不同含虾量的块冻虾X射线图像灰度信息与虾含量的关系模型计算虾的总体含量；本发明专利技术采用内外信息融合，消除厚度不均匀影响，有效实现块冻虾的虾含量准确检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不同视觉技术块冻虾净含量检测的厚度补偿方法
本专利技术涉及冷冻食品块冻虾的检测技术，具体是一种为了辅助现有X射线成像检测块冻虾内虾净含量、补偿由于块冻虾厚度不均匀导致的虾净含量检测误差的厚度补偿方法，属于基于双目视觉成像结合结构光技术的三维测厚方法。
技术介绍
块冻虾是冷冻海产品的一大类，目前冷冻海产品的现代检测技术尚未成熟，尤其对于冷冻海产品的净含量测定方法。传统检测方法即自然化冻、沥水、称重，耗时费力、损害食品，无法在线检测及工业化应用。中国专利申请号为201310274647.9、公开号为CN103344656A、名称为“基于X射线成像的块冻虾中虾的含量测定方法及其装置”公开的检测装置包括X射线发生装置、X射线探测器、图像采集卡、自制传动装置、射线防护装置、红外触发开关、计算机及显示器、检测台；利用检测装置对虾块进行检测，主要包括设备参数的确定、模型建立、模型应用。该检测装置和方法的缺陷是；X射线检测是用于获取块冻虾不同区域内部信息，但由于块冻虾多为不规则形状，获取其外部三维信息对检测精度的提高至关重要，块冻虾的厚度不同、内部虾的含量不同，产生的X射线图像灰度有差异，不同的厚度对灰度图像的差异影响较大；同一厚度下，虾的含量不同时，灰度也存在差异，两种因素同时对虾含量的检测产生影响，因此对于厚度不均匀的块冻虾，这种该检测装置和方法无法消除厚度不均匀产生的影响，导致检测的误差大。
技术实现思路
为了快速获取块冻虾表面不同区域的厚度大小，为X射线对块冻虾的虾的含量检测提供厚度信息，本专利技术提出了一种基于双目视觉成像结合模拟多线结构光的块冻虾厚度测量方法，以补偿X射线检测时厚度变化导致的灰度误差，实现块冻虾净含量的准确自动测定。本专利技术采用的技术方案是包括以下步骤：（1）建立不同厚度下块冻虾的X射线图像灰度信息与虾含量关系模型；（2）置放有块冻虾的传送带匀速运动，投影仪向下投射结构光线条并投在传送带或块冻虾上，块冻虾进入投影仪的投射区域时用双目相机同时采集块冻虾的左右图像并保存至计算机，计算机对左右图像进行处理，提取属于块冻虾表面上的各有效中心线；（3）对左右图像中提取的各有效中心线进行从左到右的排序并编号，按照编号顺序匹配线条，当每个线条对上的左右像素点的行坐标相同时属于一个特征点对，再计算线条对的对应点视差大小，依据视差大小计算点的空间三维坐标；（4）计算块冻虾的表面所有对应点的厚度H=h-Z，Z是空间三维坐标Z，即块冻虾的表面到双目相机成像平面的距离，h是双目相机的成像平面到传送带的平面距离；经过插值得到并绘制三维曲面图，根据三维曲面图绘制厚度的等高线图；（5）将X射线图像灰度信息与厚度H进行区域型匹配，根据等高线图，将X射线灰度图像划分为几个图像区域，针对不同的区域利用不同厚度、不同含虾量的块冻虾X射线图像灰度信息与虾含量的关系模型计算虾的总体含量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术将X射线探测、双目相机、投影仪相融合，采用投影仪模拟多线结构光，并结合X射线检测，采用内外信息融合，消除厚度不均匀影响，有效实现块冻虾的虾含量准确检测，精度高，厚度测量精度在1mm左右。2、本专利技术采用红外触发模式采集图像，获取块冻虾表面的等高线图用来补偿X射线检测时厚度变化导致的灰度误差，节省了劳动力，提高了生产率，增加了自动化程度。3、本专利技术检测速率快，对食品无损害，旨在检测块冻虾外部厚度尺寸，外部信息能方便地与其它检测技术获取的信息融合，可以扩展至其它食品的检测应用；4、该方法参数调整灵活，对于不同类型的块冻虾均可以通过调整参数实现快速测量。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1为本专利技术使用的检测装置示意图；图2为本专利技术的总体流程图；图3为图2中双目视觉时双目视觉系统的测厚精度标定流程图；图4为图2中双目视觉系统采集的左右视觉图像；图5为块冻虾厚度大小计算方法示意图；图6为图2中双目视觉图像处理的效果图；图7为测量块冻虾厚度插值后的三维曲面图；图8为依据图7的厚度插值后的三维曲面图得出的块冻虾表面厚度等高线图；图中：1、块冻虾；2、传送带；3、防护装置；4、X射线发生器；5、显示器；6、红外触发开关；7、投影仪；8、双目相机；9、电机；10、计算机；11、X射线探测器；12、X射线控制器；13黑箱。具体实施方式参见图1，本专利技术使用的检测装置包括X射线检测系统和双目视觉系统，双目视觉系统用于厚度补偿，位于X射线检测系统的右侧。X射线检测系统包括防护装置3、X射线发生器4和X射线探测器11，X射线发生器4和X射线探测器11安装在防护装置3中。双目视觉系统包括一个黑箱13、红外触发开关6、投影仪7、双目相机8，投影仪7和双目相机8安装在黑箱13的顶部。上面放置了块冻虾1的传送带2从黑箱13和防护装置3中穿过，块冻虾1先传送至黑箱13再传送至防护装置3。在黑箱13的右方以及防护装置3的右方各安装一个红外触发开关6。X射线发生器4和X射线探测器11均通过X射线控制器12连接计算机10，计算机10还分别与显示器5、双目相机8和红外触发开关6相连。传送带2由电机9驱动从右向左匀速运动，将块冻虾1先输送到双目视觉系统；计算机10调整X射线控制器12检测参数，开启投影仪7发射结构光，投影仪7向下投射结构光线条并打在传送带2或者块冻虾1上，当结构光完全覆盖块冻虾1时，黑箱13右方的第一个红外触发开关6给计算机10发出图像拍摄信号，双目相机8同时拍摄下块冻虾1左右表面的模拟结构光线条视觉图像，并传送至计算机10处理。计算机10进行图像预处理、图像分割、提取线条中心、线条匹配、三维坐标计算、等高线图绘制和数据保存等操作。随着传送带2前行，块冻虾1进入X射线图像采集区域，触发防护装置3右方的第二个红外触发开关6，计算机10开始采集X射线图像；同时传送带2上方的X射线发生器4发出线阵X射线信号，穿过块冻虾1和传送带2最后被X射线探测器11接收，并传送给计算机10，经过计算机10将线阵X射线信号经模数转换后形成X射线图像，输出至显示器5显示。计算机10开始计算块冻虾1所生成灰度图像的灰度分布，并和厚度补偿区域得到的厚度分布进行融合精确计算块冻虾1的虾含量，具体是：参见图2，本专利技术由X射线检测、双目视觉检测和信息融合三步骤组成，双目视觉检测即厚度补偿部分。第一步：X射线检测。X射线检测时，首先建立块冻虾1的虾含量检测数学模型，即不同厚度下块冻虾的X射线图像灰度信息与虾含量关系模型。建立不同厚度下X射线图像灰度信息与虾含量关系模型时使用标准样本，即已知厚度和虾含量的块冻虾样本。需要五个步骤：X射线检测系统参数的调整、块冻虾X射线图像采集、X射线图像处理、计算块冻虾不同区域灰度信息、建立不同厚度下块冻虾的X射线图像灰度信息与虾含量关系模型，详见公开号为CN103344656A的专利文献。模型建立时X射线检测系统参数已经经过调整，后续可直接执行建立模型时的步骤。第二步：双目视觉检测。参见图3，双目视觉检测之前，首先要进行双目视觉的精度标定，具体是：（1）系统参数设置，同时调整双目相机8和投影仪7的高度，并用辅助工具水平仪使双目相机8和投影仪7保持水平。先在投影仪7的正下方的传送带2上放置块冻虾1，调节投本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于不同视觉技术块冻虾净含量检测的厚度补偿方法，其特征是包括以下步骤：（1）建立不同厚度下块冻虾的X射线图像灰度信息与虾含量关系模型；（2）置放有块冻虾的传送带匀速运动，投影仪向下投射结构光线条并投在传送带或块冻虾上，块冻虾进入投影仪的投射区域时用双目相机同时采集块冻虾的左右图像并保存至计算机，计算机对左右图像进行处理，提取属于块冻虾表面上的各有效中心线；（3）对左右图像中提取的各有效中心线进行从左到右的排序并编号，按照编号顺序匹配线条，当每个线条对上的左右像素点的行坐标相同时属于一个特征点对，再计算线条对的对应点视差大小，依据视差大小计算点的空间三维坐标；（4）计算块冻虾的表面所有对应点的厚度H=h‑Z，Z是空间三维坐标Z，即块冻虾的表面到双目相机成像平面的距离，h是双目相机的成像平面到传送带的平面距离；经过插值得到并绘制三维曲面图，根据三维曲面图绘制厚度的等高线图；（5）将X射线图像灰度信息与厚度H进行区域型匹配，根据等高线图，将X射线灰度图像划分为几个图像区域，针对不同的区域利用不同厚度、不同含虾量的块冻虾X射线图像灰度信息与虾含量的关系模型计算虾的总体含量。

【技术特征摘要】
1.一种基于不同视觉技术块冻虾净含量检测的厚度补偿方法，其特征是包括以下步骤：（1）建立不同厚度下块冻虾的X射线图像灰度信息与虾含量关系模型；（2）置放有块冻虾的传送带匀速运动，投影仪向下投射结构光线条并投在传送带或块冻虾上，块冻虾进入投影仪的投射区域时用双目相机同时采集块冻虾的左右图像并保存至计算机，计算机对左右图像进行处理，提取属于块冻虾表面上的各有效中心线；（3）对左右图像中提取的各有效中心线进行从左到右的排序并编号，按照编号顺序匹配线条，当每个线条对上的左右像素点的行坐标相同时属于一个特征点对，再计算线条对的对应点视差大小，依据视差大小计算点的空间三维坐标；（4）计算块冻虾的表面所有对应点的厚度H=h-Z，Z是空间三维坐标Z，即块冻虾的表面到双目相机成像平面的距离，h是双目相机的成像平面到传送带的平面距离；经过插值得到并绘制三维曲面图，根据三维曲面图绘制厚度的等高线图；（5）将X射线图像灰度信息与厚度H进行区域型匹配，根据等高线图，将X射线灰度图像划分为几个图像区域，针对不同的区域利用不同厚度、不同含虾量的块冻虾X射线图像灰度信息与虾含量的关系模型计算虾的总体含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡健荣，吕松，孙力，赵杰文，林颢，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32