大豆外观品质检测装置以及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大豆外观品质检测装置，包括金属黑盒、处理器；金属黑盒内包括：透明树脂平板、存储器以及第一变速移动成像组件；透明树脂平板水平设置于金属黑盒中部，将金属黑盒分成上部、下部两个空间；存储器固定于金属黑盒内，与处理器电路连接；第一变速移动成像组件与处理器电路连接，第一变速移动成像组件基于处理器的控制信号以不同移动速度在金属黑盒的上部或下部内移动，对设置于透明树脂平板上的数个大豆样本的一面进行图像采集。本发明专利技术装置利用移动速度可变的变速移动成像组件代替传统的相机拍摄技术，可以确保每张大豆样品在照片的任何位置几何度保持基本均匀，同时根据反光率改变成像组件移动速度，提高检测速度。

Soybean Appearance Quality Detection Device and Detection Method

The invention discloses a detection device for soybean appearance quality, including a metal black box and a processor; the metal black box includes a transparent resin plate, a memory and a first variable speed moving imaging component; the transparent resin plate is horizontally arranged in the middle of the metal black box, dividing the metal black box into two spaces, the upper and the lower parts; the memory is fixed in the metal black box and connected with the processor circuit. The first variable-speed mobile imaging module is connected with the processor circuit. The first variable-speed mobile imaging module moves in the upper or lower part of the metal black box at different moving speeds based on the control signal of the processor, and collects images on one side of several soybean samples set on the transparent resin plate. The device replaces the traditional camera shooting technology with a variable-speed moving imaging module with a variable-speed moving imaging module, which can ensure that the geometry of each soybean sample remains basically uniform at any position of the photograph, and change the moving speed of the imaging module according to the reflectivity, so as to improve the detection speed.

【技术实现步骤摘要】
大豆外观品质检测装置以及检测方法
本专利技术涉及一种大豆外观品质检测装置以及检测方法，属于农业

技术介绍
大豆在国际农品贸易中占有重要地位，中国目前是世界上大豆的主要生产和消费大国。大部分的大豆收获后被干燥处理，之后被用于储存或加工的工业生产。干燥后的大豆种皮和果肉颜色变黄，因此又被称为黄豆。大豆营养丰富，种子中含有高质量的蛋白质、无胆固醇油，其中豆油中对人体有益的不饱和脂肪酸高达88.6％，另外还富含氨基酸、维生素、矿物质和脂肪。大豆食品作为一种健康食品愈来愈受到人们的青睐。研究大豆以及其制品质量标准和开发精确的品质检测技术，对于指导大豆生产及加工利用，提高大豆产品市场竞争力具有重要意义。现有大豆外观品质图像多采用工业相机获取，不同大豆颗粒在照片的不同位置的几何度保持发生一定的变形，并且成像受到相机拍摄高度和视角等参数的影响。基于机器视觉和机器学习技术的人工智能系统被用于检测和区分大豆种子质量，Ahmad等人使用颜色信息对无症状和有症状的大豆种子进行分类；Shatadal等人使用RGB颜色空间特征训练了一个前馈神经网络，将大豆种子分类为完整的、损伤的和虫蛀的类别。刘等人提取黄豆L*a*b颜色特征、能量、熵、周长、面积、圆度、伸长率、紧凑度、偏心率、椭圆轴比和等效直径的特征作为BP人工神经的输入网络和建立一个三层分类器，用于分类破碎和正常大豆种子。这些先前的方法基本上使用颜色、形态和纹理的全局视觉特征来描述大豆种子。全局特征通常包含大量无效的背景信息，并且使用他们很容易掩盖局部详细信息，无效特征的引入和有效的细节识别信息的丢失将不可能避免的影响分类模型的性能，从而影响最终的识别准确性。近年来，基于词典特征模型的局部视觉特征表示的技术在农业对象识别方面显示出巨大的应用潜力。词典特征模型是模仿文档分析方法，将局部图像特征视为视觉单词并提取视觉词典特征以表示图像的属性。Murat等人使用密集尺度不变特征的词典特征模型来分类小麦种子品种。肖等人提出利用基于尺度不变特征变换的视觉词典模型特征对南方四种重要的蔬菜害虫进行分类。上述相关的研究仅使用了一种类型的视觉词典，很难充分表达复杂的农业对象，并且没有相关方法正对大豆种子检测质量的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大豆外观品质检测装置以及检测方法，解决获取大豆种子在影像上的任何位置几何度均匀度不足，多模态异特质的有效提取和耦合影像大豆种子外观品质判断精度低的技术缺陷。一种大豆外观品质检测装置，包括金属黑盒、处理器；所述金属黑盒内包括：透明树脂平板、存储器以及第一变速移动成像组件；所述透明树脂平板水平设置于所述金属黑盒中部，将所述金属黑盒分成上部、下部两个空间；所述存储器固定于所述金属黑盒内，与所述处理器电路连接；所述第一变速移动成像组件与所述处理器电路连接，所述第一变速移动成像组件基于所述处理器的控制信号以不同移动速度在所述金属黑盒的上部或下部内移动，对设置于所述透明树脂平板上的数个大豆样本的一面进行图像采集。进一步地，所述第一变速移动成像组件包括：第一变速水平线性电机、第一轨道、第一移动平台、第一全光谱发射光源、第一全光谱反射移动镜、第一全光谱反射固定镜、第一电荷耦合成像器、第一黑色吸光盖；所述第一轨道水平设置于所述透明树脂平板下方；所述第一移动平台设置在所述第一轨道上，所述第一全光谱发射光源与所述处理器连接，所述第一全光谱发射光源设置在所述第一轨道上，所述第一变速水平线性电机设置于所述金属黑盒的下部，所述第一变速水平线性电机与所述处理器电路连接，所述第一变速水平线性电机基于所述处理器的控制信号驱动所述第一移动平台以及第一全光谱发射光源在所述第一轨道上同步地移动；所述第一黑色吸光盖设置于所述金属黑盒的上部，所述第一黑色吸光盖通过支撑杆竖直固定在所述第一移动平台上，所述第一黑色吸光盖随所述第一移动平台移动而移动；所述第一全光谱反射移动镜设置于所述第一移动平台上；所述第一全光谱反射固定镜、所述第一电荷耦合成像器固定设置于所述金属黑盒的下部，所述第一电荷耦合成像器与所述存储器电路连接；所述第一全光谱发射光源产生的光源照射大豆样本，光源经大豆样本、所述第一全光谱反射移动镜、所述第一全光谱反射固定镜依次折射后射入所述第一电荷耦合成像器。进一步地，所述金属黑盒内还包括：第二变速移动成像组件；所述第二变速移动成像组件与所述处理器电路连接，所述第二变速移动成像组件基于所述处理器的控制信号以不同移动速度在所述金属黑盒的下部或上部内移动，对设置于所述透明树脂平板上的数个大豆样本的另一面进行图像采集。进一步地，所述第二变速移动成像组件包括：第二变速水平线性电机、第二轨道、第二移动平台、第二全光谱发射光源、第二全光谱反射移动镜、第二全光谱反射固定镜、第二电荷耦合成像器、第二黑色吸光盖；所述第二轨道水平设置于所述透明树脂平板下方；所述第二移动平台设置在所述第二轨道上，所述第二全光谱发射光源与所述处理器连接，所述第二全光谱发射光源设置在所述第二轨道上，所述第二变速水平线性电机设置于所述金属黑盒的下部，所述第二变速水平线性电机与所述处理器电路连接，所述第二变速水平线性电机基于所述处理器的控制信号驱动所述第二移动平台以及第二全光谱发射光源在所述第二轨道上同步地移动；所述第二黑色吸光盖设置于所述金属黑盒的上部，所述第二黑色吸光盖通过支撑杆竖直固定在所述第二移动平台上，所述第二黑色吸光盖随所述第二移动平台移动而移动；所述第二全光谱反射移动镜设置于所述第二移动平台上；所述第二全光谱反射固定镜、所述第二电荷耦合成像器固定设置于所述金属黑盒的下部，所述第二电荷耦合成像器与所述存储器电路连接；所述第二全光谱发射光源产生的光源照射大豆样本，光源经大豆样本、所述第二全光谱反射移动镜、所述第二全光谱反射固定镜依次折射后射入所述第二电荷耦合成像器。进一步地，所述第一全光谱发射光源、第二全光谱发射光源为线程阵列全光谱发射光源；所述第一全光谱反射移动镜、第二全光谱反射移动镜、第一全光谱放射固定镜、第二全光谱反射固定镜为线程阵列全光谱反射镜；所述第一电耦合成像器、第二电荷耦合成像器为线程阵列电荷耦合成像器。一种大豆外观品质检测方法，具体包括如下步骤：步骤1：获取大豆种子外观的样本影像；步骤2：通过加速鲁棒梯度算法提取样本影像的梯度空间特征；通过L*a*b颜色特征算法提取样品影像的颜色空间特征；步骤3：将所述梯度空间特征看作梯度词汇，通过聚类算法获取梯度词汇的核空间局部分布聚类中心，形成梯度词典特征；将所述颜色空间特征看作颜色词汇，通过聚类算法获取颜色词汇的核空间局部分布聚类中心，形成颜色词典特征；步骤4：采用低秩稀疏表示法将梯度词典特征与颜色词典特征进行耦合，形成词典特征耦合编码特征；步骤5：通过多分类支持向量机算法对所述词典特征耦合编码特征进行分类。进一步地，步骤2中所述通过加速鲁棒梯度算法提取样本影像的梯度空间特征的具体步骤如下：步骤S1：计算样本影像积分；步骤S2：通过盒式滤波建立尺度空间，通过变换盒滤波尺寸参数获得多分辨率多层次的尺度空间图像；步骤S3：计算尺度空间图像上Hessain矩阵的极值点；步骤S4：以极值点为中心，构建半径为6δ的圆形区域，其中，δ为极值特征点所在的图像尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大豆外观品质检测装置，其特征在于，包括：金属黑盒、处理器；所述金属黑盒内包括：透明树脂平板、存储器以及第一变速移动成像组件；所述透明树脂平板水平设置于所述金属黑盒中部，将所述金属黑盒分成上部、下部两个空间；所述存储器固定于所述金属黑盒内，与所述处理器电路连接；所述第一变速移动成像组件与所述处理器电路连接，所述第一变速移动成像组件基于所述处理器的控制信号以不同移动速度在所述金属黑盒的上部或下部内移动，对设置于所述透明树脂平板上的数个大豆样本的一面进行图像采集。

【技术特征摘要】
1.一种大豆外观品质检测装置，其特征在于，包括：金属黑盒、处理器；所述金属黑盒内包括：透明树脂平板、存储器以及第一变速移动成像组件；所述透明树脂平板水平设置于所述金属黑盒中部，将所述金属黑盒分成上部、下部两个空间；所述存储器固定于所述金属黑盒内，与所述处理器电路连接；所述第一变速移动成像组件与所述处理器电路连接，所述第一变速移动成像组件基于所述处理器的控制信号以不同移动速度在所述金属黑盒的上部或下部内移动，对设置于所述透明树脂平板上的数个大豆样本的一面进行图像采集。2.如权利要求1所述的大豆外观品质检测装置，其特征在于，所述第一变速移动成像组件包括：第一变速水平线性电机、第一轨道、第一移动平台、第一全光谱发射光源、第一全光谱反射移动镜、第一全光谱反射固定镜、第一电荷耦合成像器、第一黑色吸光盖；所述第一轨道水平设置于所述透明树脂平板下方；所述第一移动平台设置在所述第一轨道上，所述第一全光谱发射光源与所述处理器连接，所述第一全光谱发射光源设置在所述第一轨道上，所述第一变速水平线性电机设置于所述金属黑盒的下部，所述第一变速水平线性电机与所述处理器电路连接，所述第一变速水平线性电机基于所述处理器的控制信号驱动所述第一移动平台以及第一全光谱发射光源在所述第一轨道上同步地移动；所述第一黑色吸光盖设置于所述金属黑盒的上部，所述第一黑色吸光盖通过支撑杆竖直固定在所述第一移动平台上，所述第一黑色吸光盖随所述第一移动平台移动而移动；所述第一全光谱反射移动镜设置于所述第一移动平台上；所述第一全光谱反射固定镜、所述第一电荷耦合成像器固定设置于所述金属黑盒的下部，所述第一电荷耦合成像器与所述存储器电路连接；所述第一全光谱发射光源产生的光源照射大豆样本，光源经大豆样本、所述第一全光谱反射移动镜、所述第一全光谱反射固定镜依次折射后射入所述第一电荷耦合成像器。3.如权利要求1或2所述的大豆外观品质检测装置，其特征在于，所述金属黑盒内还包括：第二变速移动成像组件；所述第二变速移动成像组件与所述处理器电路连接，所述第二变速移动成像组件基于所述处理器的控制信号以不同移动速度在所述金属黑盒的下部或上部内移动，对设置于所述透明树脂平板上的数个大豆样本的另一面进行图像采集。4.如权利要求3所述的大豆外观品质检测装置，其特征在于，所述第二变速移动成像组件包括：第二变速水平线性电机、第二轨道、第二移动平台、第二全光谱发射光源、第二全光谱反射移动镜、第二全光谱反射固定镜、第二电荷耦合成像器、第二黑色吸光盖；所述第二轨道水平设置于所述透明树脂平板下方；所述第二移动平台设置在所述第二轨道上，所述第二全光谱发射光源与所述处理器连接，所述第二全光谱发射光源设置在所述第二轨道上，所述第二变速水平线性电机设置于所述金属黑盒的下部，所述第二变速水平线性电机与所述处理器电路连接，所述第二变速水平线性电机基于所述处理器的控制信号驱动所述第二移动平台以及第二全光谱发射光源在所述第二轨道上同步地移动；所述第二黑色吸光盖设置于所述金属黑盒的上部，所述第二黑色吸光盖通过支撑杆竖直固定在所述第二移动平台上，所述第二黑色吸光盖随所述第二移动平台移动而移动；所述第二全光谱反射移动镜设置于所述第二移动平台上；所述第二全光谱反射固定镜、所述第二电荷耦合成像器固定设置于所述金属黑盒的下部，所述第二电荷耦合成像器与所述存储器电路连接；所述第二全光谱发射光源产生的光源照射大豆样本，光源经大豆样本、所述第二全光谱反射移动镜、所述第二全光谱反射固定镜依次折射后射入所述第二电荷耦合成像器。5.如权利要求4所述的大豆外观品质检测装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：林萍，陈永明，李杜，蒋善超，陆群，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32