果实外表皮光泽度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种果实外表皮光泽度测量装置及方法，包括箱体、工业相机、光源、电源模块以及工控机；其中，所述工业相机设置在箱体内上侧面，所述工业相机用于采集果实彩色图像；所述光源设置在所述箱体的内侧角端，用于为箱体提供均匀光源，使得果实整体亮度均匀；针对获得的彩色图像，提取其亮度分量进行光泽度分析，同时将结果与使用光泽度仪测得光泽度值的光泽度标准板进行比对，比较出果体表面光泽度的数值。本发明专利技术采用了非接触式设计，通过简单的相机图像即可进行测量光泽度，解决了传统光泽度仪难以测量非平整表面的问题，拥有较好的精确度和测量效率。

Device and method for measuring fruit surface gloss

The present invention provides a kind of fruit skin gloss measurement device and method, which comprises a box body, industrial camera, light source, power module and industrial computer; among them, the industrial camera is arranged in the box on the side, the industrial camera is used to collect the fruits of color image; the light source is arranged on the inner side of the box corner, used to provide uniform light box, make the overall brightness uniformity; for color image, extract the luminance component of the gloss analysis, while the results with the use of gloss meter standard glossiness plate gloss value comparison, compare the numerical surface gloss of fruit body. The invention adopts the design of non-contact measurement, through the camera image can be simple gloss, solves the non smooth surface is difficult to measure the traditional glossmeter problem, has good accuracy and efficiency of measurement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学检测装置，具体地，涉及一种果实外表皮光泽度测量装置及方法。
技术介绍
我国是一个农业大国，农业问题一直是我国社会发展的一个重要问题，过去很多研究工作受制于技术短板无法展开。在21世纪，随着科学技术的发展，农业研究逐渐与机械、电子信息、人工智能等多种学科相结合，许多难以解决的问题拥有了新的解决方法。果实外表皮的光泽度在过去是一项非常难以测量的外形参数，研究人员常常通过个人经验，用肉眼的方式评价果实的光泽度，同时给果实进行光泽度分级。这种测量的方式依赖个人主观判断，不同的测量人员得出结果往往不相同，导致产生测量误差，不利于企业进行质量控制。同时人工的方式容易导致疲劳，不适用于大规模的光泽度测量，不利于企业进行大规模果实分类，增加了企业的生产成本。因此利用计算机得到标准化的测量结果，同时提高光泽度测量效率十分重要。目前我国缺乏果实光泽度的相关标准，例如果实的光泽度测量。东北农业大学的周冰钰等人将果实外表皮剥下后铺平，通过使用专业的光泽度仪HYD-09测得果实的光泽度值。但是该方法操作步骤较为繁琐，需要切到厚薄相对均匀使得果实外表皮平整才能得到较为准确的光泽度值，往往同一品种的果实其光泽度值差异也会较大，同时切下外表皮也破坏了果实本身，属于破坏性测量，不利于大规模测量，仅能用在不同品种的果实之间比较。在机器视觉方面，浙江工业大学的汤一平等人的基于单目多视角机器视觉的珍珠颜色光泽度在线自动分级装置可以实现利用图像进行对象的非接触式光泽度测量，但是该装置同样需要大量的分选经验和大量数据得出合适的经验系数，同时多视角的装置较为复杂且成本较高，考虑到果实与珍珠不同，并不需要太过精确的光泽度数值，该装置不适合用于果实外表皮的光泽度测量。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种果实外表皮光泽度测量装置及方法。根据本专利技术提供的果实外表皮光泽度测量装置，包括箱体、工业相机、光源、电源模块以及工控机；其中，所述工业相机设置在箱体内上侧面，所述工业相机用于采集果实彩色图像；所述光源设置在所述箱体的内侧角端，用于为箱体提供均匀光源，使得果实整体亮度均匀；所述电源模块电连接光源，用于给光源提供电力；所述工控机与工业相机；所述工控机用于控制工业相机进行图像采集以及进行光泽度分析。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种果实外表皮光泽度测量方法，包括如下步骤：步骤S1：采用光泽度仪测量光泽度标准板的光泽度值并记录；步骤S2：将被测果实、光泽度标准板放入箱体中，调整工业相机的光圈与焦距使得被测果实的图像清晰；步骤S3：采集被测果实的图像并将被测果实的图像保存至工控机以进行图像处理；步骤S4：基于HIS模型分割出图像中的果实反光区域并计算反光强度值；步骤S5：从黄瓜图像中找到光泽度标准板的图像，根据步骤S3计算标准板反光强度值，获得光泽度标定矩阵，对果实光泽度进行标定。优选地，所述光泽度值计算步骤为：步骤S41：取被测果实的图像HIS模型的H分量，通过阈值分割提取果实截面轮廓。步骤S42：对获得的果实截面轮廓做腐蚀处理，减小果实截面轮廓面积，以降低果实截面轮廓边界光亮对光泽度的影响，将果实截面轮廓二值化后的矩阵的前景与背景翻转，使得背景的灰度值为1，前景的灰度值为0；步骤S43：提取果实图像HIS模型I分量图，与步骤S42中得到的轮廓图做矩阵减法，得到去除背景的果实图像I分量；步骤S44：对提取到的果实图像I分量做阈值分割，分割出果实反光区域，并找到I分量原图中果实反光区域原本的灰度值；步骤S45：计算单位面积内果实反光强度值。优选地，所述HIS模型再转换公式为： H = θ , B ≤ G 360 - θ , B > G ]]> S = 1 - 3 ( R + G + B ) [ min ( R , G , B ) ] ]]> I = 1 3 ( R + G + B ) ]]>其中，式中，R、G、B分别代表RGB颜色空间的红、绿、蓝的值；S为饱和度，θ为该颜色在HIS模型中的角度，S与I分量已经归一到0到1，将H分量除以2π可以归一到0到1。优选地，所述单位面积内果实反光强度值根据以下公式计算： I c = S m S m + S d Σ i = 0 m I m ( i ) ]]>式中，Sm为果实图像中反光区域面积；Sd为果实图像中非反光区域面积；Im(i)---反光区域像素点处的I分量灰度值；Ic为计算机得到果实反光强度值；m代表区域中某个像素点。优选地，将Ic与光泽度标准板的反光强度值Is比较，根据公式得出实际光泽度值；其中，Gc、Gs分别为被测果实的实际光泽度、光泽度标准板的实际光泽度值。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术箱体可以减小环境光的影响，使得每次测量的环境参数接近，得到的结果较为统一；2、本专利技术中工业相机为单目视觉系统，图像处理的速度较快；3、本专利技术通过与光泽度标准板进行比对确定果实的实际光泽度，光泽度的结果更为准确；4、本专利技术属于非接触式测量，效率高、精度高，应用前景广阔。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种果实外表皮光泽度测量装置，其特征在于，包括箱体、工业相机、光源、电源模块以及工控机；其中，所述工业相机设置在箱体内上侧面，所述工业相机用于采集果实彩色图像；所述光源设置在所述箱体的内侧角端，用于为箱体提供均匀光源，使得果实整体亮度均匀；所述电源模块电连接光源，用于给光源提供电力；所述工控机与工业相机；所述工控机用于控制工业相机进行图像采集以及进行光泽度分析。

【技术特征摘要】
1.一种果实外表皮光泽度测量装置，其特征在于，包括箱体、工业相机、光源、电源模块以及工控机；其中，所述工业相机设置在箱体内上侧面，所述工业相机用于采集果实彩色图像；所述光源设置在所述箱体的内侧角端，用于为箱体提供均匀光源，使得果实整体亮度均匀；所述电源模块电连接光源，用于给光源提供电力；所述工控机与工业相机；所述工控机用于控制工业相机进行图像采集以及进行光泽度分析。2.根据权利要求1所述的果实外表皮光泽度测量装置，其特征在于，所述箱体的一侧面设置有幕布；所述幕布与所述箱体围成不透光的封闭空间；所述幕布的内侧面设置有不透光银色锡纸。3.一种果实外表皮光泽度测量方法，其特征在于，采用权利要求1至3任一项所述的果实外表皮光泽度测量装置，包括如下步骤：步骤S1：采用光泽度仪测量光泽度标准板的光泽度值并记录；步骤S2：将被测果实、光泽度标准板放入箱体中，调整工业相机的光圈与焦距使得被测果实的图像清晰；步骤S3：采集被测果实的图像并将被测果实的图像保存至工控机以进行图像处理；步骤S4：基于HIS模型分割出图像中的果实反光区域并计算反光强度值；步骤S5：从黄瓜图像中找到光泽度标准板的图像，根据步骤S3计算标准板反光强度值，获得光泽度标定矩阵，对果实光泽度进行标定。4.根据权利要求3所述的果实外表皮光泽度测量方法，其特征在于，所述光泽度值计算步骤为：步骤S41：取被测果实的图像HIS模型的H分量，通过阈值分割提取果实截面轮廓。步骤S42：对获得的果实截面轮廓做腐蚀处理，减小果实截面轮廓面积，以降低果实截面轮廓边界光亮对光泽度的影响，将果实截面轮廓二值化后的矩阵的前景与背景翻转，使得背景的灰度值为1，前景的灰度值为0；步骤S43：提取果实图像HIS模型I分量图，与步骤S42中得到的轮廓图做矩阵减法，得到去除背景的果实图像I分量；步骤S44：对提取到的果实图像I分量做阈值分割，分割出果实反光区域，并找到I分量原图中果实反光区域原本的灰度值；步骤S45：计算单位面积内果实反光强度值。5.根据权利要求4述的果实外表皮光泽度值计算步骤，其特征在于，所述HIS模型再转换公式为： H = θ , B ≤ G ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成良，龚霁程，贡亮，张经纬，潘俊松，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31