基于深度相机的黑果枸杞分选装置及识别与分类算法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于深度相机的黑果枸杞分选装置，包括可旋转的圆锥台，在圆锥台的外周设置有挡圈，在挡圈与圆锥台之间形成容纳槽，在容纳槽上间隔均匀的设置有外侧开口的黑果枸杞大小的凹槽，凹槽向外侧向下倾斜；在挡圈上设置有与凹槽外侧开口相对应的出料口，出料口外连接有传送带，传送带下方设置有分选机构。本发明专利技术还公开一种基于深度信息的黑果枸杞识别与分类算法，由三台深度相机通过三维卷积神经网络和极限学习机来实现；本发明专利技术采用机器全自动分拣，提高效率和筛选准确率，通过深度相机在穹顶光源和白色背景板的配合下采集到黑果枸杞的RGB图像以及深度信息图像，进而能够达到黑果枸杞合理的分选以及有效的提高分选精度，完成全自动分选模式。

Black Fruit Lycium Barbarum Sorting Device Based on Deep Camera and Its Recognition and Classification Algorithms

【技术实现步骤摘要】
基于深度相机的黑果枸杞分选装置及识别与分类算法
本专利技术涉及黑果枸杞分拣领域，具体说是一种基于深度相机的黑果枸杞分选装置及识别与分类算法。
技术介绍
黑果枸杞，是枸杞属科多年生灌木，具棘刺，浆果球形，皮薄，皮熟后紫黑色，果实含丰富的紫红色素，极易溶于水，属天然的水溶性花色甙黄酮类。藏医用于治疗心热病、心脏病、月经不调、停经等且药效显著。由于黑果枸杞价格昂贵，品质要求较高，目前对于黑果枸杞的分选，大多数都是采用人工分选，需要每个工人通过肉眼仔细的对每一颗黑果枸杞进行挑选，且每个工人一天也只能挑选两三斤的枸杞，这种人工分选的方法耗费大量人力，也提高了黑果枸杞的成本，而且人工分选标准不一，不利于黑果枸杞的统一分级。同时现有的分选装置也无法实现对黑果枸杞进行一颗一颗的分选，无法精确的对黑果枸杞实现品质分级。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于深度相机的黑果枸杞分选装置及算法；能够通过深度相机所获得信息判断黑果枸杞质量进而进行精密分选。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于深度相机的黑果枸杞分选装置，包括可旋转的圆锥台，在所述圆锥台的外周设置有挡圈，在所述挡圈与圆锥台之间形成与圆锥台连接并随圆锥台旋转的容纳槽，在所述容纳槽上间隔均匀的设置有外侧开口的黑果枸杞大小的凹槽，所述凹槽向外侧向下倾斜；在所述挡圈上设置有与凹槽外侧开口相对应的出料口，所述出料口外连接有传送带，所述传送带下方设置有分选机构，所述分选机构包括相机分选装置、吹扫装置和落料筐。作为优选，所述相机分选装置包括设置在传送带末端下方的光电传感器、深度相机、穹顶光源和背景板，所述穹顶光源设置在深度相机的上下两侧，所述背景板对准深度相机的拍摄方向设置，所述光电传感器设置在深度相机的上方，所述穹顶光源为全光谱卤素灯，所述背景板为白色背景板。作为优选，所述深度相机设置有3个，每个深度相机配置2个相匹配的穹顶光源和一个对应的背景板；所述深度相机拍摄方向水平，所述背景板10垂直设置在深度相机的拍摄方向，3个深度相机在圆周上以相隔120°的位置设置。作为优选，所述吹扫装置包括喷阀控制器和与喷阀控制器连接的高速喷阀，所述高速喷阀设置在传送带末端垂直向下的落料通道的一侧，所述高速喷阀的工作压力为5公斤，每秒开关次数为50次。作为优选，所述落料筐至少包括两个，分别为正品落料筐和残次品落料筐。作为优选，在所述传送带的末端下方设置有连接传送带的透明落料管，所述透明落料管垂直设置。作为优选，在所述容纳槽内位于出料口之前的位置还设置有挡板，所述挡板连接圆锥台和挡圈。采用上述基于深度相机的黑果枸杞分选装置的一种基于深度信息的黑果枸杞识别与分类算法，由三台深度相机通过三维卷积神经网络并结合极限学习机分类器来实现；包括以下步骤：1)深度相机采集RGB图像和深度信息图像；2)将RGB图像和深度信息图像经过前期处理后输入三维卷积神经网络，三维卷积神经网络的输出为高维特征向量，将此高维特征向量输入到二层全连接神经网络的分类器进行分类识别；3)选取足够的训练和测试数据样本，输入总网络中，对整个网络进行训练和测试，确定三维卷积神经网络的所有网络参数；4)确定三维卷积神经网络的所有网络参数后，将待分类的黑果枸杞的RGB图像和深度信息图像经前期处理后输入三维卷积神经网络，获取高维特征向量，将该高维特征向量输入极限学习机构成的分类器，实现黑枸杞分类识别。作为优选，对RGB图像和深度信息图像的前期处理包括RGB图像和深度信息图像的降噪和归一化处理。作为优选，步骤2)中，利用误差反向传播传算法对整个网络进行训练和测试，确定三维卷积神经网络的网络参数，从而获得高维特征向量。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本装置所有部分空间一体化，避免了空间的位移；并且本装置中进料采用可旋转的圆锥台，可旋转圆锥台的底部的设置有一圈黑果枸杞大小的凹槽，且凹槽具有一定程度的向下倾斜；同时在出料口之前和凹槽之上还设置有挡板，可以将黑果枸杞扫进凹槽；凹槽设置为黑果枸杞大小的形状，凹槽两两相隔，可以将每一颗黑果枸杞进行分离，防止枸杞之间发生遮挡不利于成像；同时圆台形挡板上开有一个凹槽大小的出料口，可以保证黑果枸杞为单颗出料；并且传送带的另一端连接一个直径类似黑果枸杞大小的透明落料管，可以防止黑果枸杞在空中发生旋转，不利于成像；同时采用光电传感器实时检测枸杞的下落，触发深度相机拍照；采用深度相机，可获得枸杞的深度信息和颜色信息，便于分选。本专利技术分选快速、准确率高，大大提高了黑果枸杞的分选效率，且节省了人工成本。(2)本装置的分选算法以深度相机所获得的RGB图像以及深度信息图像为基础进行分选，经降噪、归一化处理后利用三维卷积神经网络和极限学习机分类器分类黑果枸杞；使用分选装置配合该分选算法后，其分选的准确性以及精度大幅度提升。附图说明图1为基于深度相机的黑果枸杞分选装置结构示意图；图2为基于深度相机的黑果枸杞分选装置部分结构示意图一；图3为基于深度相机的黑果枸杞分选装置部分结构示意图二；图4为本专利技术分选算法的流程图；图5为不合格黑果枸杞的图例。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。如图1-3所示，本申请的基于深度相机的黑果枸杞分选装置，包括可旋转的圆锥台1，在圆锥台1的外周设置有挡圈3，在挡圈3与圆锥台1之间形成与圆锥台1连接并随圆锥台1旋转的容纳槽2，圆锥台的上底面小于圆锥台的下底面的面积，挡圈3为上部开口内径大于底部内径的倒锥形，圆锥台1和挡圈3的设置，方便黑果枸杞快速落入容纳槽2内，在容纳槽2上间隔均匀的设置有外侧开口的黑果枸杞大小的凹槽21，凹槽21向外侧向下倾斜，便于凹槽21内的黑果枸杞落入传送带6上，凹槽21设置为黑果枸杞大小的形状，凹槽21两两相隔，可以将每一颗黑果枸杞进行分离，防止枸杞之间发生遮挡不利于成像。在挡圈3上设置有与凹槽21外侧开口相对应的出料口4，出料口4大小和位置高度与凹槽21相同，出料口4外连接有传送带6，传送带6下方设置有分选机构，分选机构包括相机分选装置、吹扫装置和落料筐。相机分选装置包括设置在传送带6末端下方的光电传感器15、穹顶光源8、深度相机9和背景板10，穹顶光源8设置在深度相机9的上下两侧，保证相机的采光均匀，背景板10对准深度相机9的拍摄方向设置。深度相机9可以获得枸杞的深度信息和颜色信息。光电传感器15检测到枸杞的下落，便传输信号至控制装置，触发深度相机9拍照。深度相机9至少设置有2个，每个深度相机9配置2个相匹配的穹顶光源8和一个对应的背景板10。本专利技术优选的将深度相机9设置有3个，深度相机9拍摄方向水平，背景板10垂直设置在深度相机9的拍摄方向，3个深度相机9在圆周上以相隔120°的位置均匀间隔设置，3个深度相机9位于同一水平面上或者位于不同的水平面上。穹顶光源8采用全光谱卤素灯，全光谱卤素灯可发出最近似自然光线的灯光，因为他们所发出的光是全谱的，包含所要采集的光谱范围，也就是所有的光波都有，其中包括了所有颜色的可见光，与少部分的紫外线。穹顶保证枸杞成像无阴影。穹顶光源8的卤素灯的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于深度相机的黑果枸杞分选装置，其特征在于：包括可旋转的圆锥台(1)，在所述圆锥台(1)的外周设置有挡圈(3)，在所述挡圈(3)与圆锥台(1)之间形成与圆锥台(1)连接并随圆锥台(1)旋转的容纳槽(2)，在所述容纳槽(2)上间隔均匀的设置有外侧开口的黑果枸杞大小的凹槽(21)，所述凹槽(21)向外侧向下倾斜；在所述挡圈(3)上设置有与凹槽(21)外侧开口相对应的出料口(4)，所述出料口(4)外连接有传送带(6)，所述传送带(6)下方设置有分选机构，所述分选机构包括相机分选装置、吹扫装置和落料筐。

【技术特征摘要】
1.一种基于深度相机的黑果枸杞分选装置，其特征在于：包括可旋转的圆锥台(1)，在所述圆锥台(1)的外周设置有挡圈(3)，在所述挡圈(3)与圆锥台(1)之间形成与圆锥台(1)连接并随圆锥台(1)旋转的容纳槽(2)，在所述容纳槽(2)上间隔均匀的设置有外侧开口的黑果枸杞大小的凹槽(21)，所述凹槽(21)向外侧向下倾斜；在所述挡圈(3)上设置有与凹槽(21)外侧开口相对应的出料口(4)，所述出料口(4)外连接有传送带(6)，所述传送带(6)下方设置有分选机构，所述分选机构包括相机分选装置、吹扫装置和落料筐。2.根据权利要求1所述的基于深度相机的黑果枸杞分选装置，其特征在于：所述相机分选装置包括设置在传送带(6)末端下方的光电传感器(15)、深度相机(9)、穹顶光源(8)和背景板(10)，所述穹顶光源(8)设置在深度相机(9)的上下两侧，所述背景板(10)对准深度相机(9)的拍摄方向设置；所述光电传感器(15)设置在深度相机(9)的上方，所述穹顶光源(8)为全光谱卤素灯，所述背景板(10)为白色背景板。3.根据权利要求1所述的基于深度相机的黑果枸杞分选装置，其特征在于：所述深度相机(9)设置有3个，每个深度相机(9)配置2个相匹配的穹顶光源(8)和一个对应的背景板(10)，所述深度相机(9)拍摄方向水平，所述背景板(10)垂直设置在深度相机(9)的拍摄方向，3个深度相机(9)在圆周上以相隔120°的位置设置。4.根据权利要求1所述的基于深度相机的黑果枸杞分选装置，其特征在于：所述吹扫装置包括喷阀控制器(11)和与喷阀控制器(11)连接的高速喷阀(12)，所述高速喷阀(12)设置在传送带(6)末端垂直向下的落料通道的一侧。5.根据权利要求1所述的基于深度相机的黑果...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪超，黄卓，王聪，石佳浩，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32