类球形果蔬图像的落体采集装置及品质检测与校正方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种类球形果蔬图像的落体采集装置及品质检测与校正方法，所述类球形果蔬图像的落体采集装置包括暗箱、图像采集组件及图像处理模块；图像采集组件设于暗箱内，图像采集组件与图像处理模块连接；图像采集组件包括至少四个摄像模块，至少四个摄像模块沿至少四个不同的角度对暗箱内自由下落的类球形果蔬进行拍摄；图像处理模块用于根据摄像模块的拍摄角度，对摄像模块拍摄的图像进行图像分割和图像合成处理，获取表征类球形果蔬的所有表面区域特征的全表面图像。本发明专利技术可获得类球形果蔬的全表面图像，便于以此获取类球形果蔬的直径和表面损伤状态，在对类球形果蔬的品质进行准确评判与分级的同时，还可对类球形果蔬的光谱数据进行校正。光谱数据进行校正。光谱数据进行校正。

【技术实现步骤摘要】
类球形果蔬图像的落体采集装置及品质检测与校正方法


[0001]本专利技术涉及农产品检测
，尤其涉及一种类球形果蔬图像的落体采集装置及品质检测与校正方法。

技术介绍

[0002]类球形果蔬通常指的是外观形状近似球体的果蔬，例如，苹果、梨、柑橘、番茄、马铃薯等。类球形果蔬的外部品质是决定消费者购买意愿的重要条件之一。由于在线式外部品质检测设备可以代替人工分级，实现对果蔬的外部品质的筛选分级，并且可以大批量检测果蔬的外部品质，从而在线式外部品质检测设备在各个果蔬加工厂发挥着越来越重要的作用。
[0003]目前，在对类球形果蔬进行品质检测时，先对果杯、果托等承托装置上的类球形果蔬进行图像采集，再根据采集的图像对类球形果蔬的品质进行判别分级。由于类球形果蔬与承托装置相接触的部分存在拍摄死角，无论是两相机，还是三相机，都无法对果蔬的全表面图像进行采集，只能采集到85％
‑
90％的近似全表面，导致难以对类球形果蔬的品质做出准确判断，若果蔬的外部损伤位于与承托装置相接触位置，还会导致损伤的果蔬流向市场，拉低整体的果蔬质量，造成较大的经济损失。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种类球形果蔬图像的落体采集装置及品质检测与校正方法，用以解决或者改善现有技术所存在的至少一种技术问题，实现获取类球形果蔬的全表面图像，对果蔬的品质进行准确判断，以及实现对类球形果蔬的光谱信息的校正。
[0005]本专利技术提供一种类球形果蔬图像的落体采集装置，包括：暗箱、图像采集组件及图像处理模块；所述图像采集组件设于所述暗箱内，所述图像采集组件与所述图像处理模块连接；所述图像采集组件包括至少四个摄像模块，所述至少四个摄像模块用于沿至少四个不同的角度对所述暗箱内自由下落的类球形果蔬进行拍摄；所述图像处理模块用于根据所述摄像模块的拍摄角度，对所述摄像模块拍摄的图像进行图像分割和图像合成处理，获取表征所述类球形果蔬的所有表面区域特征的全表面图像。
[0006]根据本专利技术提供的一种类球形果蔬图像的落体采集装置，所述摄像模块设置有四个；四个所述摄像模块所在位置的连线形成正四面体，每个所述摄像模块的镜头均伸向所述正四面体的几何中心。
[0007]根据本专利技术提供的一种类球形果蔬图像的落体采集装置，还包括：位置检测装置；所述位置检测装置与所述图像处理模块连接；所述位置检测装置用于在所述类球形果蔬位于所述几何中心时向所述图像处理模块反馈触发指令，所述图像处理模块根据所述触发指令控制所述至少四个摄像模块对所述类球形果蔬进行同步拍摄。
[0008]根据本专利技术提供的一种类球形果蔬图像的落体采集装置，所述暗箱呈圆柱状，所述暗箱的顶部设有进料口，所述进料口的口径大于所述类球形果蔬的直径，所述进料口分
布于所述暗箱的中轴线上，所述图像采集组件设于所述暗箱的内侧壁上。
[0009]根据本专利技术提供的一种类球形果蔬图像的落体采集装置，所述图像处理模块还用于将所述类球形果蔬的全表面图像转换为平面展开图像，再根据所述平面展开图像确定所述类球形果蔬的直径和表面损伤状态，以及根据所述类球形果蔬的直径和表面损伤状态，对所述类球形果蔬的品质进行评判与分级。
[0010]根据本专利技术提供的一种类球形果蔬图像的落体采集装置，所述图像处理模块根据所述平面展开图像确定所述类球形果蔬的表面损伤状态的步骤，包括：对平面展开图像进行二值化处理，获取处理后的二值图像；在所述二值图像的灰度值小于预设值的情形下，判定所述类球形果蔬的表面不存在损伤；在所述二值图像的灰度值大于或等于预设值的情形下，判定所述类球形果蔬的表面出现损伤，根据所述二值图像在所述平面展开图像所在区域的像素点分布的数量和位置，确定所述类球形果蔬的表面发生损伤的损伤区域，计算损伤区域的面积。
[0011]本专利技术还提供一种如上任一项所述的类球形果蔬图像的落体采集装置的品质检测与校正方法，包括：
[0012]沿至少四个不同的角度对自由下落的类球形果蔬进行拍摄，获取多个拍摄图像；
[0013]根据拍摄角度，对多个拍摄图像进行图像分割与图像合成处理，获取表征类球形果蔬的所有表面区域特征的全表面图像，将全表面图像转换为平面展开图像；
[0014]根据平面展开图像确定类球形果蔬的直径和表面损伤状态，根据类球形果蔬的直径和表面损伤状态，对类球形果蔬的品质进行评判与分级。
[0015]根据本专利技术提供的品质检测与校正方法，在摄像模块设置四个，四个摄像模块所在位置的连线形成正四面体，每个摄像模块的镜头均伸向正四面体的几何中心的情形下，对多个拍摄图像进行图像分割的步骤，包括：
[0016]根据对类球形果蔬的拍摄角度，确定其中一个摄像模块的拍摄图像的分割线l1，以及确定其它三个摄像模块的每个拍摄图像的分割线l2、分割线l3与分割线l4，分割线l4是由所述其它三个摄像模块的拍摄图像对应的分割线l1的表达式确定的；
[0017]根据所述其中一个摄像模块的拍摄图像分割线l1，以及所述其它三个摄像模块的拍摄图像的分割线l2、分割线l3及分割线l4，分别对四个摄像模块的拍摄图像进行图像分割处理；
[0018]其中，分割线l1的方程为：Y2+Z2＝(Rcosγ)2；
[0019]分割线l2的方程为：
[0020]分割线l3的方程为：
[0021]分割线l4的方程为：sin2θY2+Z2＝(Rcosγ)2；
[0022]在上式中，X轴、Y轴、Z轴表示基于几何中心建立的三维坐标系，X轴与摄像模块的轴向重合；R表示类球形果蔬的像素半径；γ表示两个摄像模块的重合视野的中间点与几何中心的连线相对于类球形果蔬的赤道面的夹角；θ表示摄像模块的中轴线相对于类球形果蔬的赤道面的夹角。
[0023]根据本专利技术提供的品质检测与校正方法，包括：采用如下公式将全表面图像转换为平面展开图像；
[0024][0025][0026]在上式中，R表示在全表面图像中类球形果蔬的像素半径；以类球形果蔬的形心为坐标原点建立xoy坐标系，全表面图像上任一点m(x,y)对应平面展开图像上的m1(X,Y)。
[0027]根据本专利技术提供的品质检测与校正方法，还包括：在获取所述类球形果蔬的拍摄图像的同时，还获取所述类球形果蔬的光谱数据；根据所述平面展开图像对所述光谱数据进行校正，获取校正后的光谱数据。
[0028]本专利技术提供的一种类球形果蔬图像的落体采集装置及品质检测与校正方法，在对类球形果蔬进行图像采集时，可采用至少四个摄像模块沿至少四个不同的角度对暗箱内自由下落的类球形果蔬进行拍摄，避免了传统图像采集时果托对类球形果蔬的遮挡，在一定程度上消除拍摄盲点；然后，对采集的多个拍摄图像进行图像分割，去除各个拍摄图像中重复的信息；最后，对经过图像分割后获得的图像进行图像合成，可得到无重复、无缺失的能够表征类球形果蔬的所有表面区域特征的全表面图像。
[0029]在此，本专利技术基于获得的类球形果蔬的全表面图像，便于以此获取类球形果蔬的直径和表面损伤状态，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类球形果蔬图像的落体采集装置，其特征在于，包括：暗箱、图像采集组件及图像处理模块；所述图像采集组件设于所述暗箱内，所述图像采集组件与所述图像处理模块连接；所述图像采集组件包括至少四个摄像模块，所述至少四个摄像模块用于沿至少四个不同的角度对所述暗箱内自由下落的类球形果蔬进行拍摄；所述图像处理模块用于根据所述摄像模块的拍摄角度，对所述摄像模块拍摄的图像进行图像分割和图像合成处理，获取表征所述类球形果蔬的所有表面区域特征的全表面图像。2.根据权利要求1所述的类球形果蔬图像的落体采集装置，其特征在于，所述摄像模块设置有四个；四个所述摄像模块所在位置的连线形成正四面体，每个所述摄像模块的镜头均伸向所述正四面体的几何中心。3.根据权利要求2所述的类球形果蔬图像的落体采集装置，其特征在于，还包括：位置检测装置；所述位置检测装置与所述图像处理模块连接；所述位置检测装置用于在所述类球形果蔬位于所述几何中心时向所述图像处理模块反馈触发指令，所述图像处理模块根据所述触发指令控制所述至少四个摄像模块对所述类球形果蔬进行同步拍摄。4.根据权利要求1至3任一所述的类球形果蔬图像的落体采集装置，其特征在于，所述暗箱呈圆柱状，所述暗箱的顶部设有进料口，所述进料口的口径大于所述类球形果蔬的直径，所述进料口分布于所述暗箱的中轴线上，所述图像采集组件设于所述暗箱的内侧壁上。5.根据权利要求1至3任一所述的类球形果蔬图像的落体采集装置，其特征在于，所述图像处理模块还用于将所述类球形果蔬的全表面图像转换为平面展开图像，再根据所述平面展开图像确定所述类球形果蔬的直径和表面损伤状态，以及根据所述类球形果蔬的直径和表面损伤状态，对所述类球形果蔬的品质进行评判与分级。6.根据权利要求5所述的类球形果蔬图像的落体采集装置，其特征在于，所述图像处理模块根据所述平面展开图像确定所述类球形果蔬的表面损伤状态的步骤，包括：对平面展开图像进行二值化处理，获取处理后的二值图像；在所述二值图像的灰度值小于预设值的情形下，判定所述类球形果蔬的表面不存在损伤；在所述二值图像的灰度值大于或等于预设值的情形下，判定所述类球形果蔬的表面出现损伤，根据所述二值图像在所述平面展开图像所在区域的像素点分布的数量和位置，确定所述类球形果蔬的表面发生损伤的损伤区域，计算损伤区域的面积。7.一种如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭彦昆，刘乐，郭庆辉，赵苗，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：