本发明专利技术公开了一种水果内部缺陷的主动红外热像检测装置及方法，涉及机器视觉检测技术领域，装置包括：控制及数据处理分析模组以及与其相连的红外热像采集模组、供电电源和水果加热模组；供电电源还连接其他模组用于提供所需电源，红外热像采集模组用于采集被测水果样品在热激励前后的红外热图像，水果加热模组用于对被测水果样品施加可控热激励，控制及数据处理分析模组用于将热激励前后的红外热图像进行对比分析，再与设置的温差阈值进行比较得到内部有缺陷水果样品及内部无缺陷水果样品的坐标位置。通过对红外热像采集模组所采集到的红外热图像进行识别分类，能够识别外表完整、内部存在缺陷的低品质水果。内部存在缺陷的低品质水果。内部存在缺陷的低品质水果。
【技术实现步骤摘要】
一种水果内部缺陷的主动红外热像检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及机器视觉检测
，尤其是一种水果内部缺陷的主动红外热像检测装置及方法。
技术介绍
[0002]随着生活水平的提高，消费者对水果品质的要求也越来越高。为了水果的经济效益，人们需要将品质有问题的水果筛出，传统水果的筛选依然依靠人工，通过目测、手捏等方法来判断分级，存在劳动强度大、工作效率低等诸多弊端。而且人的判断总是主观的，评估的准确性受到他们的经验以及状态的影响。因此有必要开发一种标准化、自动化的机器视觉技术，能够快速、客观地评价水果品质。随着机器视觉技术的成熟，国外很多研究机构和企业已经把机器视觉技术应用到了各种水果的检测与分级。
[0003]目前针对水果的无损检测手段大多是基于机器视觉技术的水果质量在线检测和分类系统，比如对于购买量很多的苹果来说，根据直径、表面擦伤和子孔径分类对苹果进行分类。这些检测方法各有其适用范围，但是尚无很好的方法可以检测外表完整，但内部出现缺陷的水果。
技术实现思路
[0004]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种水果内部缺陷的主动红外热像检测装置及方法，通过对红外热像采集模组所采集到的红外热图像进行识别分类，能够识别外表完整、内部存在缺陷的低品质水果。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供了一种水果内部缺陷的主动红外热像检测装置，包括控制及数据处理分析模组以及与其相连的红外热像采集模组、供电电源和水果加热模组；供电电源还连接其他模组用于提供所需电源，红外热像采集模组用于采集被测水果样品在热激励前后的红外热图像，水果加热模组用于对被测水果样品施加可控热激励，控制及数据处理分析模组用于将热激励前后的红外热图像进行对比分析，再与设置的温差阈值进行比较得到内部有缺陷水果样品及内部无缺陷水果样品的坐标位置。
[0007]其进一步的技术方案为，红外热像采集模组包括红外热像仪、图像采集卡和两个LED光源，红外热像仪置于水果加热模组上方，红外热像仪通过图像采集卡连接控制及数据处理分析模组；两个LED光源分布在红外热像仪两侧，且分别连接供电电源，用于提供红外热像仪所需的亮度。
[0008]其进一步的技术方案为，水果加热模组包括带有顶盖的水果放置桶、通讯单元、多个发热管和温度传感器，顶盖一端与水果放置桶铰接，使顶盖围绕铰接点水平旋转；多个发热管和温度传感器均匀分布在水果放置桶的底座上，并通过通讯单元与数据处理分析模组连接，通讯单元置于水果放置桶底座的内部。
[0009]其进一步的技术方案为，水果放置桶包括设置在底座上的内桶和外桶，且内桶高
度低于外桶高度；内外桶之间蓄有低于内桶高度的水，且多个发热管竖直分布在内外桶之间，使得放置在内桶中的被测水果样品受热均匀，且利用加热时产生的水蒸气保持内桶的湿度。
[0010]其进一步的技术方案为，控制及数据处理分析模组包括：
[0011]红外热像数据采集控制单元，用于调节红外热像采集模组中红外热像仪的视场和焦距，还用于设置红外热像采集模组中图像采集卡的图像采集频率，以及还用于控制红外热像采集模组中LED光源的启动和关闭；
[0012]热激励加载控制单元，用于设置发热管的工作时长、加热大小和频率；还用于根据水果加热模组反馈的温度信息控制水果加热模组中发热管的启动和关闭，从而使水果加热模组产生可控热激励，可控热激励用于加大热激励前后样品内部缺陷位置反应到表面的温度差；
[0013]图像处理单元，用于接收红外热像仪发送的热激励前后的红外热图像，并进行图像处理得到只包含被测水果样品的前景图；
[0014]缺陷识别单元，用于接收热激励前后的前景图，并将两幅前景图的温度场对应相减得到温度场变化图，还用于将温度场变化图中大于温差阈值的区域视为缺陷区域，不大于温差阈值的区域视为正常区域，并基于梯度的霍夫圆检测法分别输出缺陷区域的质心坐标作为内部有缺陷水果样品的坐标位置，以及正常区域的质心坐标作为内部无缺陷水果样品的坐标位置。
[0015]第二方面，本申请还提供了一种水果内部缺陷的主动红外热像检测方法，包括如下步骤：
[0016]调节红外热像采集模组，并获取被测水果样品的红外热图像；
[0017]设置水果加热模组对被测水果样品施加的可控热激励，并启动水果加热模组对被测水果样品进行加热；
[0018]在预定冷却时间后，获取被测水果样品在热激励后的红外热图像；
[0019]将热激励前后的红外热图像进行对比分析，再与设置的温差阈值进行比较得到内部有缺陷水果样品及内部无缺陷水果样品的坐标位置。
[0020]其进一步的技术方案为，调节红外热像采集模组，包括：
[0021]调节红外热像采集模组中红外热像仪的视场和焦距，使计算机显示器上出现清晰的样品红外热图像；
[0022]设置红外热像采集模组中图像采集卡的图像采集频率；
[0023]在拍摄前启动红外热像采集模组中的LED光源，获取红外热图像后关闭LED光源。
[0024]其进一步的技术方案为，启动水果加热模组对被测水果样品进行加热，包括：
[0025]按照设置的热激励参数启动水果加热模组中的发热管，并获取水果加热模组反馈的温度信息；
[0026]若低于预设温度，则调大发热管的加热温度使其持续对被测水果样品进行加热；
[0027]若不低于预设温度，则使发热管按照设定加热温度保持预设时间后再关闭发热管。
[0028]其进一步的技术方案为，该方法还包括：
[0029]将热激励前后的红外热图像依次进行直方图均衡化、中值平滑、高斯平滑、边缘检
测、图像分割处理后，输出只包含被测水果样品的前景图。
[0030]其进一步的技术方案为，将热激励前后的红外热图像进行对比分析，再与设置的温差阈值进行比较得到内部有缺陷水果样品及内部无缺陷水果样品的坐标位置，包括：
[0031]将两幅前景图的温度场对应相减得到温度场变化图；
[0032]将温度场变化图与设置的温差阈值进行对比，将图中大于温差阈值的区域视为缺陷区域，不大于温差阈值的区域视为正常区域；
[0033]基于梯度的霍夫圆检测法分别输出缺陷区域的质心坐标作为内部有缺陷水果样品的坐标位置，以及正常区域的质心坐标作为内部无缺陷水果样品的坐标位置。
[0034]本专利技术的有益技术效果是：
[0035]对于本申请提出的装置及方法，通过调节热激励大小和温差阈值可检测其他和苹果一样会从内部开始出现缺陷的水果，该装置自动化水平高、图像处理速度快、识别准确率高，在工业生产上具有较高的通用性；
[0036]控制及数据处理分析模组基于温度传感器反馈的温度信息，控制水果加热模组对水进行加热升温，进而对被测水果样品进行加热，这种利用热传递对样品进行加热的方法，不仅最大程度保留了样品的口感，而且加热模组内的湿度能有效减缓样品的水分因加热而流失的问题；
[0037]该方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水果内部缺陷的主动红外热像检测装置，其特征在于，包括控制及数据处理分析模组以及与其相连的红外热像采集模组、供电电源和水果加热模组；所述供电电源还连接其他模组用于提供所需电源，所述红外热像采集模组用于采集被测水果样品在热激励前后的红外热图像，所述水果加热模组用于对被测水果样品施加可控热激励，所述控制及数据处理分析模组用于将所述热激励前后的红外热图像进行对比分析，再与设置的温差阈值进行比较得到内部有缺陷水果样品及内部无缺陷水果样品的坐标位置。2.根据权利要求1所述的水果内部缺陷的主动红外热像检测装置，其特征在于，所述红外热像采集模组包括红外热像仪、图像采集卡和两个LED光源，所述红外热像仪置于所述水果加热模组上方，所述红外热像仪通过图像采集卡连接所述控制及数据处理分析模组；两个LED光源分布在红外热像仪两侧，且分别连接所述供电电源，用于提供红外热像仪所需的亮度。3.根据权利要求1所述的水果内部缺陷的主动红外热像检测装置，其特征在于，所述水果加热模组包括带有顶盖的水果放置桶、通讯单元、多个发热管和温度传感器，顶盖一端与水果放置桶铰接，使所述顶盖围绕铰接点水平旋转；多个发热管和温度传感器均匀分布在水果放置桶的底座上，并通过所述通讯单元与所述数据处理分析模组连接，所述通讯单元置于水果放置桶底座的内部。4.根据权利要求3所述的水果内部缺陷的主动红外热像检测装置，其特征在于，所述水果放置桶包括设置在底座上的内桶和外桶，且内桶高度低于外桶高度；内外桶之间蓄有低于内桶高度的水，且多个发热管竖直分布在内外桶之间，使得放置在内桶中的被测水果样品受热均匀，且利用加热时产生的水蒸气保持内桶的湿度。5.根据权利要求1所述的水果内部缺陷的主动红外热像检测装置，其特征在于，所述控制及数据处理分析模组包括：红外热像数据采集控制单元，用于调节红外热像采集模组中红外热像仪的视场和焦距，还用于设置红外热像采集模组中图像采集卡的图像采集频率，以及还用于控制红外热像采集模组中LED光源的启动和关闭；热激励加载控制单元，用于设置发热管的工作时长、加热大小和频率；还用于根据水果加热模组反馈的温度信息控制水果加热模组中发热管的启动和关闭，从而使水果加热模组产生可控热激励，所述可控热激励用于加大热激励前后样品内部缺陷位置反应到表面的温度差；图像处理单元，用于接收红外热像仪发送的热激励前后的红外热图像，并进行图像处理得到只包含被测水果样品的前景图；缺陷识别单元，用于接收热激励前后的前景图，并将两幅前景图...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏宁，姜阳，赵军华，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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