用于检测柑橘表皮缺陷的在线图像采集系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于检测柑橘表皮缺陷的在线图像采集系统及检测方法。所述系统包括紫外光检测设备，可见光检测设备和阻光外壳；阻光外壳设置在紫外光检测设备和可见光检测设备的外部，并且柑橘依次通过紫外光检测设备和可见光检测设备；紫外光检测设备用于向柑橘表皮照射紫外光以使柑橘腐败区域产生黄色荧光并实时获取柑橘旋转状态下不同位置的荧光图像；可见光检测设备用于向柑橘表皮照射可见光并获取柑橘旋转时不同位置的彩色图像；阻光外壳用于在柑橘通过紫外光检测设备和可见光检测设备时阻止杂散光进入。所述检测方法基于上文所述的在线图像采集系统实现。本发明专利技术能够快速识别出表皮缺陷果，能够降低工人的工作强度，提升产品竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业机械领域，具体涉及一种柑橘表皮缺陷果的在线图像采集系统及方法。
技术介绍
柑橘风味独特，营养丰富，深受消费者青睐。在我国柑橘总产量很大，但绝大部分品种在国内销售价格低，“卖果难”的问题经常出现，这使得柑橘产业发展的势头受到抑制，一个重要原因就是采后商品化处理落后，外观质量较差，导致水果的市场竞争力较弱。根据水果产销趋势可以发现，水果产值的大部分是由产后处理和产后加工创造来的。水果的产后商品化处理包括清洗、打蜡、选果、包装。目前我国国内水果商品化处理过程中的清洁、打蜡设备已经比较成熟，但是分级设备还比较落后。现有技术中已经有根据水果大小和颜色对水果分级的柑橘品质分级生产线，但是仍然无法检测柑橘的表皮缺陷。表皮缺陷分为常见性表皮缺陷和表皮腐烂。常见性表皮缺陷是指蓟马果、风伤果、溃疡病果、裂伤果、炭疽病果、虫伤果等，这些果实表皮因为病害或者虫害导致外表丑陋，降低了消费者购买欲望，同时果实风味也受到影响。表皮腐烂是由真菌感染引起的，在柑橘果品收获期间，极易通过伤口侵入果实，引起水果的采后腐败。更严重的，表皮腐败具有传播性，在非常短的时间里，少量的感染果可以使整批水果腐败，造成很大的经济损失；并且还会影响水果后续的运作，如储藏和运输。因此，保鲜运输前，在产地准确地分拣出这些被感染引起的早期腐败果，不仅可以非常好地控制整批水果的质量，也可以有效地防止这种病害传播至其它批次柑橘。目前，我国水果分级加工厂中，这些表皮缺陷果由工人手工挑选剔除。这种方法非常有效，但是操作员的工作负荷大，容易产生疲劳。每隔一段时间轮换操作员的方法也会导致检测效率比较低，也无法保证每一个缺陷果都被剔除掉。因此，亟需开发一种有效的快速自动化检测柑橘表皮缺陷的设备。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种用于检测柑橘表皮缺陷的在线图像采集系统及方法，可以解决现有技术中人工挑选柑橘早期腐烂和表皮缺陷工作负荷大导致检测效率低的问题。第一方面，本专利技术提供了一种用于检测柑橘表皮缺陷的在线图像采集系统及方法，所述系统包括紫外光检测设备，可见光检测设备和阻光外壳；所述阻光外壳设置在所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备的外部，并且柑橘依次通过所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备；所述紫外光检测设备用于向柑橘表皮照射紫外光以使柑橘腐败区域产生黄色荧光并实时获取柑橘旋转状态下不同位置的荧光图像；所述可见光检测设备用于向柑橘表皮照射可见光并获取所述柑橘旋转时不同位置的彩色图像；所述阻光外壳用于在柑橘通过所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备时阻止杂散光进入。可选地，所述紫外光检测设备包括：紫外光检测箱体、多条高压紫外光水银灯管、多个紫外光通过滤波板、至少两个第一条状凹面镜、至少两个半圆弧形紫外光反射罩、紫外光漫反射膜、带通滤光片和第一工业RGB彩色相机；所述紫外光检测箱体相对的两个侧面分别设置有进口和出口，其他两个侧面上设置有紫外光漫反射膜；所述紫外光检测箱体的顶部固定有多条高压紫外光水银灯管，所述高压紫外光水银灯管与所述进口和出口所在直线方向相同；在多条高压紫外光水银灯管的外部设置有紫外光通过滤波板，在所述紫外光通过滤波板与所述顶部之间设置有半圆弧形紫外光反射罩；在所述紫外光检测箱体顶部还设置有带通滤光片；第一条状凹面镜设置在所述紫外光检测设备底部中心线位置的两侧形成柑橘输送通道，所述中心线与所述进口和出口所在直线方向相同；所述第一工业RGB彩色相机固定在所述紫外光检测箱体的顶部；所述高压紫外光水银灯管用于发射紫外光；所述半圆弧形紫外光反射罩将向四面八方的紫外光集中反射到柑橘表皮，以增强柑橘表皮接收的光照强度和光照均匀度并提高紫外荧光效果；所述至少两个第一条状凹面镜用于在柑橘通过所述柑橘输送通道时呈现所述柑橘侧面的荧光图像；所述第一工业RGB彩色相机用于实时获取所述荧光图像。可选地，所述可见光检测设备包括：可见光检测箱体、至少两个第二条状凹面镜、半圆弧形可见光反射罩、可见光漫反射膜、阵列式LED白色点光源和第二工业RGB彩色相机；所述可见光检测箱体相对的两个侧面分别设置有进口和出口，其他两个侧面上设置有可见光漫反射膜；所述可见光检测箱体的顶部固定有阵列式LED白色点光源，所述阵列式LED白色点光源与所述进口和出口所在直线方向相同；在所述阵列式LED白色点光源与所述可见光检测箱体的顶部之间设置有半圆弧形可见光反射罩；在所述可见光检测箱体的顶部通过圆形通孔固定所述第二工业RGB彩色相机；至少两个第二条状凹面镜设置在所述可见光检测设备底部中心线位置的两侧形成柑橘输送通道，所述可见光检测设备底部中心线与所述进口和出口所在直线方向相同；所述阵列式LED白色点光源用于发射可见光；所述半圆弧形可见光反射罩将向四面八方的可见光集中反射到柑橘表皮，增强柑橘表皮反射光的反射强度和均匀度以增加柑橘背光区域的表皮光照亮度与检测精度；所述至少两个第二条状凹面镜用于在柑橘通过所述柑橘输送通道时呈现所述柑橘侧面的图像；所述第二工业RGB彩色相机用于实时获取所述柑橘侧面的图像。可选地，所述第一条状凹面镜和所述第二条状凹面镜的安装角度为45度；和/或，所述阻光外壳包括阻光拱形通道和相机外箱体；所述阻光拱形通道设有三道用0.5mm厚橡胶皮条制成的通道门；相邻两道通道门之间距离为10cm；所述相机外箱体固定在所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备的上部；并且所述相机外箱体两侧还设置有横杆，所述横杆上设置有可调节高度的相机固定钢架和槽孔，用于调节所述第一工业RGB彩色相机和/或所述第二工业RGB彩色相机的高度；和/或，所述带通滤波片与所述第一工业RGB彩色相机镜头的中心位置在同一条垂直线上。可选地，所述带通滤光片允许波长为530～650nm的光线通过；所述高压紫外光水银灯管能够发出主峰为365nm的紫外光。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于上文所述的在线图像采集系统实现的检测方法，所述方法包括：柑橘在导轨和果杯的作用下，旋转滚动地通过第一道通道门进入紫外光检测设备；所述紫外光检测设备实时获取柑橘直射图像和映射图像；当柑橘表皮出现早期腐烂时所述荧光图像呈现为黄色；所述柑橘表皮正常时所述荧光图像为暗色；剔除表皮腐烂果后，剩余柑橘进入可见光检测设备；所述可见光检测设备实时获取柑橘直射图像和映射图像，并根据所述直射图像和所述映射图像进行颜色空间变换和阈值分割,确定常见表皮缺陷果和正常果。可选地，所述方法还包括：根据直射图像计算正常果的大小，并根据所述正常果的大小按照预设分级表进行分级。可选地，判断柑橘表皮出现早期腐烂通过以下步骤获取：获取柑橘荧光图像中G分量图像，并计算所述G分量图像的Mirror图像；根据所述G分量图像和所述G分量图像的Mirror图像进行图像比运算；利用单阈值方法构建去除背景的掩膜图像，并利用所述掩膜图像以及亮度和光谱提取柑橘的腐烂缺陷特征；基于亮度的腐烂缺陷特征提取包括：利用所述腌膜图像相继点乘和的分量比图像得到荧光反射校正图像；将去除荧光反射图像进行阈值提取和开运算得到腐烂区域的二值图像；基于光谱的腐烂缺陷特征提取包括：选择同时满足G>R和G>B的光谱点为腐烂区域像素，对所得区域进行闭运算。可选地，判断柑橘表皮具有表皮缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测柑橘表皮缺陷的在线图像采集系统，其特征在于，所述系统包括紫外光检测设备，可见光检测设备和阻光外壳；所述阻光外壳设置在所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备的外部，并且柑橘依次通过所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备；所述紫外光检测设备用于向柑橘表皮照射紫外光以使柑橘腐败区域产生黄色荧光并实时获取柑橘旋转状态下不同位置的荧光图像；所述可见光检测设备用于向柑橘表皮照射可见光并获取所述柑橘旋转时不同位置的彩色图像；所述阻光外壳用于在柑橘通过所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备时阻止杂散光进入。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测柑橘表皮缺陷的在线图像采集系统，其特征在于，所述系统包括紫外光检测设备，可见光检测设备和阻光外壳；所述阻光外壳设置在所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备的外部，并且柑橘依次通过所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备；所述紫外光检测设备用于向柑橘表皮照射紫外光以使柑橘腐败区域产生黄色荧光并实时获取柑橘旋转状态下不同位置的荧光图像；所述可见光检测设备用于向柑橘表皮照射可见光并获取所述柑橘旋转时不同位置的彩色图像；所述阻光外壳用于在柑橘通过所述紫外光检测设备和所述可见光检测设备时阻止杂散光进入。2.根据权利要求1所述的在线图像采集系统，其特征在于，所述紫外光检测设备包括：紫外光检测箱体、多条高压紫外光水银灯管、多个紫外光通过滤波板、至少两个第一条状凹面镜、至少两个半圆弧形紫外光反射罩、紫外光漫反射膜、带通滤光片和第一工业RGB彩色相机；所述紫外光检测箱体相对的两个侧面分别设置有进口和出口，其他两个侧面上设置有紫外光漫反射膜；所述紫外光检测箱体的顶部固定有多条高压紫外光水银灯管，所述高压紫外光水银灯管与所述进口和出口所在直线方向相同；在多条高压紫外光水银灯管的外部设置有紫外光通过滤波板，在所述紫外光通过滤波板与所述顶部之间设置有半圆弧形紫外光反射罩；在所述紫外光检测箱体顶部还设置有带通滤光片；第一条状凹面镜设置在所述紫外光检测设备底部中心线位置的两侧形成柑橘输送通道，所述中心线与所述进口和出口所在直线方向相同；所述第一工业RGB彩色相机固定在所述紫外光检测箱体的顶部；所述高压紫外光水银灯管用于发射紫外光；所述半圆弧形紫外光反射罩将向四面八方的紫外光集中反射到柑橘表皮，以增强柑橘表皮接收的光照强度和光照均匀度并提高紫外荧光效果；所述至少两个第一条状凹面镜用于在柑橘通过所述柑橘输送通道时呈现所述柑橘侧面的荧光图像；所述第一工业RGB彩色相机用于实时获取所述荧光图像。3.根据权利要求2所述的在线图像采集系统，其特征在于，所述可见光检测设备包括：可见光检测箱体、至少两个第二条状凹面镜、半圆弧形可见光反射罩、可见光漫反射膜、阵列式LED白色点光源和第二工业RGB彩色相机；所述可见光检测箱体相对的两个侧面分别设置有进口和出口，其他两个侧面上设置有可见光漫反射膜；所述可见光检测箱体的顶部固定有阵列式LED白色点光源，所述阵列式LED白色点光源与所述进口和出口所在直线方向相同；在所述阵列式LED白色点光源与所述可见光检测箱体的顶部之间设置有半圆弧形可见光反射罩；在所述可见光检测箱体的顶部通过圆形通孔固定所述第二工业RGB彩色相机；至少两个第二条状凹面镜设置在所述可见光检测设备底部中心线位置的两侧形成柑橘输送通道，所述可见光检测设备底部中心线与所述进口和出口所在直线方向相同；所述阵列式LED白色点光源用于发射可见光；所述半圆弧形可见光反射罩将向四面八方的可见光集中反射到柑橘表皮，增强柑橘表皮反射光的反射强度和均匀度以增加柑橘背光区域的表皮光照亮度与检测精度；所述至少两个第二条状凹面镜用于在柑橘通过所述柑橘输送通道时呈现所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田喜，黄文倩，李江波，竹永伟，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11