本发明专利技术公开了一种牛肉大理石花纹等级评分方法及装置，旨在解决人工评分方法具有较大的主观性和随意性问题。该方法包括摄取牛眼肌横截面图像、牛眼肌横截面上的眼肌区域分割、眼肌区域内大理石花纹提取和对眼肌区域内大理石花纹等级评分。其中：对眼肌区域内大理石花纹等级评分包括建立牛肉大理石花纹等级评分指标体系和眼肌区域内大理石花纹等级评分，选取大理石花纹面积密度Ｓｄ、大理石花纹个数Ｎ、花纹分布系数ＣＶｒ与花纹大小均匀度ＣＶｓ共４个参数作为评分指标。本发明专利技术还提供了包括光源、图像采集卡、主控计算机、数据采集卡、摄像头与光电传感器的牛肉大理石花纹等级评分装置。牛肉大理石花纹等级评分方法及装置用于生产企业和检验部门。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于牛肉生产企业和产品检验部门对牛肉质量等级自动化检测领域的基于计算机视觉技术的牛肉大理石花纹等级的评分方法及装置。
技术介绍
牛肉大理石花纹评分值是牛肉等级评定的重要依据。目前，生产上多数采用评价 员人工评分。评分时评价员依据牛肉大理石花纹标准样图和评价员自己的经验对牛肉大理 石花纹等级进行评分。人工评分方法具有较大的主观性和随意性，使评分结果的准确性和 权威性受到挑战。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了人工评分方法具有较大的主观性和随意性 的缺陷，提供了一种基于计算机视觉技术的自动化检测领域的牛肉大理石花纹等级评分方 为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的牛肉大理石花纹等级 评分方法包括有摄取牛眼肌横切面图像、牛眼肌横切面上的眼肌区域分割、牛眼肌横切面 眼肌区域内大理石花纹提取和对牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级评分，所述的对 牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级评分包括如下步骤 1.建立牛肉大理石花纹等级评分指标体系 选取大理石花纹个数N、大理石花纹面积密度Sd、花纹分布系数CVr与花纹大小均 匀度CVS共4个参数作为评分指标体系，其中 1)大理石花纹个数N指标计算公式如下 N = max(t) (1) 式中N——大理石花纹个数， t——大理石花纹的索引标记，t = 1，2，......， N。 2)大理石花纹面积密度Sd指标计算公式如下 式中Sd——大理石花纹面积密度， SA——牛眼肌横切面眼肌区域的面积，单位.pixel, St——第t个大理石花纹的面积，单位.pixel。 3)花纹大小均匀度CVS指标计算公式如下/5 (3) 式中CVS——大理石花纹大小均匀度，5 第t个大理石花纹面积密度，sd(t) = St/SA，!d(t)-S—sd(t)的平均值 4)花纹分布系数CVr指标计算公式如下式中CV: ,E《 (4)附一l.——大理石花纹分布系数，A——第i个分区内大理石花纹面积与该分区内有效眼肌面积的比值，1，2，d--眼肌区域第i个分区，一第i个分区内的有效眼肌面积，单位.Pixel,-di的平均值，-分区个数。1，2，2.牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级评分牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级的评分采用神经网络智能评分模型，模 型选用3层BP神经网络结构，隐含层单元个数为15，网络的训练方法选用收敛速度较快的 拟牛顿算法，学习速率为0. 05 ;以大理石花纹面积密度Sd、大理石花纹个数N、花纹分布系 数CVr及花纹大小均匀度CVS四个特征参数作为网络模型的输入向量，对牛眼肌横切面眼肌 区域内大理石花纹等级进行评定。 技术方案中所述的牛眼肌横切面上的眼肌区域分割包括如下步骤 1.对摄取的牛眼肌横切面原始图像进行HSV变换，选择参量S、 V组成新的参量2XS-V，根据这个新的参量进行自动阈值分割去除大部分背景。 2.选择数学形态学算子计算梯度图像。 3.利用开闭运算进行去噪后，用重建算法完整地恢复对象的形状。 4.采用连通区域标记及距离变换分别得到图像的前景标记和背景标记。 5.基于前景标记和背景标记，在梯度图像上进行强制最小值重构，得到新的梯度 6.在重构后的梯度图像上进行分水岭变换得到眼肌区域轮廓线。 7.通过对轮廓线进行边界提取和种子填充获得牛眼肌横切面眼肌区域； 技术方案中所述的牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹提取包括如下步骤 1.将原始图像二值化后与提取出的眼肌图像进行逻辑与运算，得到含噪的大理石花纹图像。 2.将含噪的大理石花纹图像进行二值化处理，并完成连通域标记，在标记图像上 进行滤波，得到去噪后的大理石花纹图像。 3.对去噪后大理石花纹图像进行分析计算，获得牛眼肌横切面眼肌区域大理石花 纹的特征参数； 技术方案中所述的摄取牛眼肌横切面图像包括如下步骤 1.将被检的牛眼肌肉放在安装在牛屠宰线上的检测平台上，限位销定位被检牛眼6肌肉在检测平台上的位置，以保持与摄像头的距离不变，放下检测箱左端面上的软帘。 2.延迟1秒后，光电传感器发出触发信号经过数据采集卡进入主控计算机启动主控计算机中的计算机图像采集系统摄取牛眼肌横切面图像。 3.牛眼肌横切面图像数据经图像采集卡进入主控计算机提供给计算机智能图像分析软件系统进行智能分析； 技术方案中所述的牛肉大理石花纹等级评分装置包括有工作台、检测平台、软帘、检测箱、光源、图像采集卡、主控计算机、数据采集卡、摄像头、限位销与光电传感器。 检测箱安置在工作台上，检测平台安置在检测箱内的左侧，光源安装在检测箱内的右上方和右侧前后方，检测箱左端是敞开的，在检测箱左端的上横边固定一个容易掀起放下的软帘。摄像头安装在检测箱右端垂直箱壁上的通孔内，摄像头与牛眼肌横切面垂直，检测平台)的右端面固定安装一限位销，光电传感器被垂直地安装在检测平台放置牛眼肌肉工作面的下方。摄像头通过数据线与图像采集卡相连接，图像采集卡由数据线通过计算机接口与主控计算机相连接，光电传感器经数据线与数据采集卡相连接，数据采集卡经连线通过计算机接口进入主控计算机。 与现有技术相比本专利技术的有益效果是 1.本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法是采用计算机视觉技术和智能自动识别理论对牛肉大理石花纹等级进行评分，不但牛肉大理石花纹量化准确，评价指标分布特征明显，评分迅速，成本低廉，还可以克服人工评分的各种缺陷。 2.本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法所采用的牛肉大理石花纹等级评分装置结构简单、操作容易、价格低，易于推广使用。附图说明 下面结合附图对本专利技术作进一步的说明 图1是本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分装置的结构原理框图； 图2是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置对牛眼肌横切面眼肌区域分割的流程框图； 图3是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置对牛眼肌横切面大理石花纹提取的流程框图； 图4是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置根据大理石花纹评分指标体系由牛眼肌横切面大理石花纹图的特征参量得出大理石花纹等级评分流程框图； 图5-a是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置主控计算机中的计算机图像采集系统摄取的牛眼肌横切面(原始)图像； 图5-b是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置在HSV颜色空间选择2XS-V参量进行阈值分割产生的图像； 图5-c是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置选择数学形态学算子计算获取梯度图像； 图5-d是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置经开闭运算并进行重建的图像； 图5_e是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置用对前景进行连通区域标记的方法得到的前景标记图像； 图5_f是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置将梯度图像二值化后，通过距离变换得到的背景标记； 图5-g是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置基于前景与背景对梯度图像进行强制最小值重构图像； 图5-h是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置在重构后的梯度图像上进行分水岭分割得到眼肌区域轮廓线的图像； 图6-a是采用本专利技术所述的牛肉大理石花纹等级评分方法及装置提取出的牛眼肌本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种牛肉大理石花纹等级评分方法，包括有摄取牛眼肌横切面图像、牛眼肌横切面上的眼肌区域分割、牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹提取和对牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级评分，其特征在于，所述的对牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级评分包括如下步骤： １）建立牛肉大理石花纹等级评分指标体系 选取大理石花纹个数Ｎ、大理石花纹面积密度Ｓ↓［ｄ］、花纹分布系数ＣＶ↓［ｒ］与花纹大小均匀度ＣＶ↓［ｓ］共４个参数作为评分指标体系，其中： （１）大理石花纹个数Ｎ指标计算公式如下： Ｎ＝ｍａｘ（ｔ） （１） 式中：Ｎ－－大理石花纹个数， ｔ－－大理石花纹的索引标记，ｔ＝１，２，．．．．．．，Ｎ； （２）大理石花纹面积密度Ｓ↓［ｄ］指标计算公式如下： Ｓ↓［ｄ］＝（＊Ｓ↓［ｔ］）／Ｓ↓［Ａ］， （２） 式中：Ｓ↓［ｄ］－－大理石花纹面积密度， Ｓ↓［Ａ］－－牛眼肌横切面眼肌区域的面积，单位．ｐｉｘｅｌ， Ｓ↓［ｔ］－－第ｔ个大理石花纹的面积，单位．ｐｉｘｅｌ； （３）花纹大小均匀度ＣＶ↓［ｓ］指标计算公式如下： ＣＶ↓［Ｓ］＝＊＊＊ （３） 式中：ＣＶ↓［Ｓ］－－大理石花纹大小均匀度， Ｓ↓［ｄ］（ｔ）－－第ｔ个大理石花纹面积密度，Ｓ↓［ｄ］（ｔ）＝Ｓ↓［ｔ］／Ｓ↓［Ａ］， Ｓ－－Ｓ↓［ｄ］（ｔ）的平均值； （４）花纹分布系数ＣＶ↓［ｒ］指标计算公式如下： ＣＶ↓［ｒ］＝＊＊＊ （４） 式中：ＣＶ↓［ｒ］－－大理石花纹分布系数， ｄ↓［ｉ］－－第ｉ个分区内大理石花纹面积与该分区内有效眼肌面积的比值，ｄ↓［ｉ］＝（＊Ｓ↓［ｔ］）／Ｓ↓［Ｒｉ］，ｉ＝１，２，．．．．．．，ｍ， Ｒ↓［ｉ］－－眼肌区域第ｉ个分区， Ｓ↓［Ｒｉ］－－第ｉ个分区内的有效眼肌面积，单位．ｐｉｘｅｌ，ｉ＝１，２，．．．．．．，ｍ， ｄ－－ｄ↓［ｉ］的平均值，ｍ－－分区个数； ２）牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级评分 牛眼肌横切面眼肌区域内大理石花纹等级的评分采用神经网络智能评分模型，模型选用３层ＢＰ神经网络结构，隐含层单元个数为１５，网络的训练方法选用收敛速度较快的拟牛顿算法，学习速率为０．０５；以大理石花纹面积密度Ｓ↓［ｄ］、大理石花纹个数Ｎ、花纹分布系数ＣＶ↓［ｒ］及花纹大小均匀度ＣＶ↓［ｓ］四个特...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙永海，孟祥艳，王慧慧，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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