一种马铃薯体积在线快速测量方法技术

一种马铃薯体积在线快速测量方法，包括如下步骤：分别采集相互垂直角度的两张待测马铃薯图像，及其他任意两个角度待测马铃薯图像，共获取四张待测马铃薯图像，并提取对应的马铃薯图像轮廓；根据所述马铃薯图像轮廓建立马铃薯三维坐标系，通过马铃薯三维坐标系确定的待测马铃薯的上下顶点给不同角度图像设定约束关系；以及在所述马铃薯三维坐标系内使用裁剪法对待测马铃薯外接长方体进行建模，减去非马铃薯的部分，计算得到待测马铃薯的体积。本发明专利技术通过四个不同角度的马铃薯图像，测量马铃薯的体积，实现了对马铃薯体积的在线、快速、无损测量，成本低、控制简单，有利于实际农产品加工生产推广应用。生产推广应用。生产推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种马铃薯体积在线快速测量方法


[0001]本专利技术涉及农产品加工智能装备及机器视觉技术，特别是一种基于机器视觉并借助图像处理技术的马铃薯体积在线快速测量方法。

技术介绍

[0002]体积、形状、颜色、表面缺陷等都是马铃薯重要的物理特征，对马铃薯的采收、贮藏、加工和销售环节具有重要的影响，是影响马铃薯等级与价格的重要因素。目前常采用机器视觉技术检测马铃薯的形状、颜色、表面缺陷等，其检测方法已经较为成熟。机器视觉技术在农产品加工生产中，利用图像传感器采集农产品的图像，通过计算机处理得到形状、颜色、纹理和表面缺陷等信息，具有采集速度快、无损等特点。
[0003]而针对马铃薯体积在线测量，尚未有较好的测量方法。现有技术农产品体积测量采用排水法：将农产品放入装满水的容器中，测量溢出水的体积，得到农产品的体积。排水法测量体积对测量条件要求高，测量速度慢、步骤麻烦，无法在实际生产中应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于机器视觉的马铃薯体积在线快速测量方法，以实现速度快、测量精度高的马铃薯体积在线测量。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种马铃薯体积在线快速测量方法，其中，包括如下步骤：
[0006]S100、分别采集相互垂直角度的两张待测马铃薯图像，及其他任意两个角度待测马铃薯图像，共获取四张待测马铃薯图像，并提取对应的马铃薯图像轮廓；
[0007]S200、根据所述马铃薯图像轮廓建立马铃薯三维坐标系，通过马铃薯三维坐标系确定的待测马铃薯的上下顶点给不同角度图像设定约束关系；以及
[0008]S300、在所述马铃薯三维坐标系内使用裁剪法对待测马铃薯外接长方体进行建模，减去非马铃薯的部分，计算得到待测马铃薯的体积。
[0009]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，步骤S100进一步包括：
[0010]S101、使用第一相机从正面拍摄待测马铃薯图像，对图像二值化，提取待测马铃薯的第一轮廓；
[0011]S102、使用第二相机从侧面拍摄待测马铃薯图像，所述第一相机与第二相机相隔90度，对图像二值化，提取待测马铃薯的第二轮廓；
[0012]S103、使用第三相机在所述第一相机的左侧α采集待测马铃薯图像，0＜α＜90度，对图像二值化，提取待测马铃薯的第三轮廓；以及
[0013]S104、使用第四相机在所述第一相机右侧β，0＜β＜90度，对图像二值化，提取待测马铃薯的第四轮廓。
[0014]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，步骤S200进一步包括：
[0015]S201、取所述第一轮廓的外接矩形的长a、宽b与所述第二轮廓的外接矩形的长c作
为待测马铃薯外接长方体的长宽高，建立所述马铃薯三维坐标系；
[0016]S202、将所述马铃薯外接长方体离散化，储存在三维数组V中，并将所述三维数组V中的所有值设置为1；
[0017]S203、分别获取所述第一轮廓的上顶点A1′
与下顶点B1′
，及所述第二轮廓的上顶点A2′
与下顶点B2′
，取所述第一轮廓的上顶点A1′
横坐标、所述第二轮廓的上顶点A2′
横坐标及第二轮廓的上顶点A2′
纵坐标为待测马铃薯的上顶点A(x
A
，y
A
，z
A
)，取所述第一轮廓的下顶点B1′
横坐标、所述第二轮廓的下顶点B2′
横坐标及所述第二轮廓的下顶点B2′
纵坐标为待测马铃薯的下顶点B(x
B
，y
B
，z
B
)；以及
[0018]C204、分别获取所述第三轮廓的上顶点A3′
与下顶点B3′
，及所述第四轮廓的上顶点A4′
与下顶点B4′
。
[0019]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，步骤S202中，以1mm为单位长度将所述马铃薯外接长方体离散化。
[0020]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，采用OpenCv中外接矩形计算法计算所述第一轮廓和第二轮廓的外接矩形；通过内外参数矩阵，将所述第一轮廓和第二轮廓的外接矩形长宽分别转换为实际长宽，将所述第一轮廓和第二轮廓的坐标点集合转换为实际大小坐标点集合。
[0021]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，提取所述第三轮廓点集合，通过所述第三相机的内外参数矩阵，将所述第三轮廓点集合转换为所述马铃薯三维坐标系内实际大小点集合，并提取所述第三轮廓的上顶点A3′
与下顶点B3′
。
[0022]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，将所述第三轮廓投影在平面y＝xtanα
‑
atanα上，保证直线AA3’
：与平面y＝xtanα
‑
atanα垂直，直线BB3’
：与平面y＝xtanα
‑
atanα垂直；沿直线AA
’
逆向平移所述第三轮廓到平面y＝xtanα+c，将在所述第三轮廓外且在所述三维数组V内对应点的值取为0。
[0023]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，提取第四轮廓点集合，通过所述第四相机的内外参数矩阵，将所述第四轮廓点集合转换为所述马铃薯三维坐标系内实际大小点集合，并提取第四轮廓的上顶点A4′
与下顶点B4′
。
[0024]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，将所述第四轮廓投影在平面y＝xtanβ上，保证直线AA4’
：与平面y＝xtanα
‑
atanα垂直，直线BB4’
：与平面y＝xtanα
‑
atanα垂直；沿直线AA
’
方向平移所述第四轮廓到平面y＝(x
‑
a)tanβ+c，将在所述第四轮廓外且在所述三维数组V内对应点的值取为0。
[0025]上述的马铃薯体积在线快速测量方法，其中，步骤S300中，遍历所述三维数组V，统计内部值为1的点的数量，除以所述三维数组V的大小，得到所述待测马铃薯的体积。
[0026]本专利技术的技术效果在于：
[0027]本专利技术在轮廓提取等算法的基础上，基于机器视觉进行马铃薯体积在线快速测量，通过采集相互垂直角度的两张马铃薯图像，及其他任意两个角度马铃薯图像，共四张马铃薯图像，实现马铃薯体积快速测量，同时图像角度之间的约束关系可以提高测量的精确
性；通过马铃薯的上下顶点给不同角度图像提供约束关系，使用裁剪法，先对马铃薯外接长方体进行建模，再减去非马铃薯的部分，计算速度与效率更高，多角度同时拍摄可保证测量的准确性。通过四个不同角度的马铃薯图像，测量马铃薯的体积，为马铃薯的体积测量提供了新方法，实现了对马铃薯体积的在线、快速、无损测量，成本低、控制简单，有利于实际农产品加工生产推广应用。
[0028]以下结合附图和具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯体积在线快速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、分别采集相互垂直角度的两张待测马铃薯图像，及其他任意两个角度待测马铃薯图像，共获取四张待测马铃薯图像，并提取对应的马铃薯图像轮廓；S200、根据所述马铃薯图像轮廓建立马铃薯三维坐标系，通过马铃薯三维坐标系确定的待测马铃薯的上下顶点给不同角度图像设定约束关系；以及S300、在所述马铃薯三维坐标系内使用裁剪法对待测马铃薯外接长方体进行建模，减去非马铃薯的部分，计算得到待测马铃薯的体积。2.如权利要求1所述的马铃薯体积在线快速测量方法，其特征在于，步骤S100进一步包括：S101、使用第一相机从正面拍摄待测马铃薯图像，对图像二值化，提取待测马铃薯的第一轮廓；S102、使用第二相机从侧面拍摄待测马铃薯图像，所述第一相机与第二相机相隔90度，对图像二值化，提取待测马铃薯的第二轮廓；S103、使用第三相机在所述第一相机的左侧α采集待测马铃薯图像，0＜α＜90度，对图像二值化，提取待测马铃薯的第三轮廓；以及S104、使用第四相机在所述第一相机右侧β，0＜β＜90度，对图像二值化，提取待测马铃薯的第四轮廓。3.如权利要求2所述的马铃薯体积在线快速测量方法，其特征在于，步骤S200进一步包括：S201、取所述第一轮廓的外接矩形的长a、宽b与所述第二轮廓的外接矩形的长c作为待测马铃薯外接长方体的长宽高，建立所述马铃薯三维坐标系；S202、将所述马铃薯外接长方体离散化，储存在三维数组V中，并将所述三维数组V中的所有值设置为1；S203、分别获取所述第一轮廓的上顶点A1′
与下顶点B1′
，及所述第二轮廓的上顶点A2′
与下顶点B2′
，取所述第一轮廓的上顶点A1′
横坐标、所述第二轮廓的上顶点A2′
横坐标及第二轮廓的上顶点A2′
纵坐标为待测马铃薯的上顶点A(x
A
，y
A
，z
A
)，取所述第一轮廓的下顶点B1′
横坐标、所述第二轮廓的下顶点B2′
横坐标及所述第二轮廓的下顶点B2′
纵坐标为待测马铃薯的下顶点B(x
B
，y
B
，z
B
)；以及C204、分别获取所述第三轮廓的上顶点A3′
与下顶点B3′
，及所述第四轮廓的上顶点A4′
与下顶点B...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亚凯，刘毅君，吕黄珍，王世光，韩亚芬，尹学清，李永辉，王文杰，吴晓媚，
申请(专利权)人：中国包装和食品机械有限公司，
类型：发明
国别省市：