一种水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，包括水稻种子下料及输送装置，用于采集、分析和处理图像的计算机视觉识别及处理装置，以及水稻种子自动分选装置，所述水稻种子下料及输送装置、计算机视觉识别及处理装置、以及水稻种子自动分选装置通过线路顺序设置。本实用新型专利技术所述系统，可以克服现有技术中成本高、效率低、精度低和批量供种难度大的缺陷，以实现成本低、效率高、精度高和批量供种容易的优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及农作物检测识别技术，具体地，涉及一种水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统。
技术介绍
近年来，出现了一门新型的智能技术，即计算机视觉(Computer vision)技术。计 算机视觉技术可以利用一个具有人眼功能的图像传感器，获取物体图像，并将图像转换成 一个与视觉有关的任务。该技术涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像 处理和模式识别等学术领域，广泛应用于工业、农业、医学、军事、遥感、科研和生活等工程 领域，能够实现巨大的经济和社会效益。 其中，在农业工程领域，计算机视觉技术可以包括四个方面物料特性及动植物生长过程的监测与评价，农产品的检测，农业自动化中的计算机视觉与视觉机器人，以及农业资源的调节与评估；农产品的计算机视觉检测技术包括分级、检验和分类。农产品的计算机视觉分级技术包括根据预设的规则判断种子的优次不同等级，例如，根据水稻种子的粒形和垩白度等参数，可以将水稻种子分为不同等级。农产品的计算机视觉检验技术包括根据预设的标准做出符合与不符合的判断，例如，对农产品的损伤、裂纹和病虫害等状态进行检测。农产品的计算机视觉分类技术包括根据预设的类别描述做出是或不是的判断，例如，判别谷物中混杂的异种粮和杂质种类等。另外，计算机视觉技术在农业工程领域的应用，并不是工业领域经验的简单套用；因为，就研究对象而言，工业产品具有稳定的外部和内部特性，计算机视觉的应用比较容易实现，而农业产品是生物体，会受到温度、湿度和饱满度等诸多因素的制约，不能在同一流程中完成对种子的分级、检验和分类。 在我国，水稻产量占粮食总产量的45%，尤其自1973年我国率先成功实现杂交配套以来，杂交水稻的迅速发展对我国粮食的增产贡献巨大；并且，随着我国人口持续增长， 耕地面积不断縮小，水稻产量是农业发展的重点。但是，由于缺乏有效的种子精选设备，杂 交种子中往往混入其它品种种子和杂质，而且不易清除，加之水稻种子经济价值高，需要花 费大量的人力和物力对水稻种子进行筛选和除杂，但无法对水稻种子质量进行大批量的无 损检验和分级，从而使得水稻种子的质量指标较低。另一方面，由于水稻种子在制种成熟期 台风活动频繁，台风阴雨天气容易增加水稻种子裂颖、穗发芽、霉变和带菌率；还有，在水稻 收割和加工过程中难免混入其它品种种子和不易清除的杂质，严重影响水稻种子的质量， 从而降低实际种用价值。 在现有技术中，为了克服上述缺陷，通过水稻种子鉴定、幼苗鉴定、以及田间小区 种植鉴定，进行水稻种子的品种识别。其中，水稻种子鉴定方法包括形态鉴定和生化分析， 即，将水稻种子的各种染色体依靠放大镜和双目显微镜等，人工进行鉴定水稻种子的形态； 但是，由于采用人工方式鉴定，不可能太精细，只能进行粗略判断，且人为误差较大。实际 上，通过人工方式鉴定，每年的鉴定量也非常有限，大量水稻种子的品种鉴定主要还依靠幼 苗鉴定和田间小区种植品种鉴定，而幼苗鉴定和田间小区种植鉴定一般须经过一个较长的生长周期，鉴定速度往往无法满足水稻种子的流通需要。另外，水稻种子的净度指标也停留 在靠人工感官进行识别判断和简单统计，效率较低，且准确性差。 可见，我国现行的水稻种子质量检验和品种识别方法难以适应批量商用水稻种子 的质量监控。此外，国内在利用计算机视觉技术进行农作物检测技术中，大多仍停留在静 态算法的研究上，不能够实现水稻种子的快速、无损、以及高精度的质量动态监测和品种识 别。 综上所述，在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在以下缺 陷 (1)成本高水稻种子的质量检测和品种识别均需要花费大量的人力和物力，耗 费的人力成本和物力成本较大； (2)效率低由于人工劳动效率的局限性和人工劳动量的局限性，且幼苗鉴定和 田间小区种植鉴定的周期较长，在大量水稻种子的质量检测和品种识别中，供种量有限，步 骤较繁琐，使得效率较低； (3)精度低由于人的视觉区分能力难免存在不一致性，且不及机器精准，在大量 水稻种子的质量检测和品种识别中，对水稻种子的质量检测和品种识别的精准性差； (4)批量供种难度大由于水稻种子的质量检测和品种识别均离不开人工劳动， 且人工劳动量较大，在大批量水稻种子的质量检测和品种识别中，难以满足供种需求。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中成本高、效率低、精度低和批量供种难度大 的缺陷，提出一种水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，以实现成本低、效率高、精度 高和批量供种容易的优点。 为实现上述目的，本技术采用的技术方案是一种水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，所述系统包括水稻种子下料及输送装置，用于采集、分析和处理图像的计算机视觉识别与及处理装置，以及水稻种子自动分选装置；所述水稻种子下料及输送装置，计算机视觉识别与及处理装置，以及水稻种子自动分选装置通过线路顺序设置。 进一步地，所述水稻种子下料及输送装置包括支撑架，以及设在所述支撑架上的传动设备和下料设备；所述传动设备包括第一被动滚轮、第二被动滚轮、输送皮带、电机、和用于安装所述电机的电机安装底座，设在所述电机的转轴上的主动滚轮，以及经过所述第一被动滚轮和所述第二被动滚轮，设在所述下料设备与所述电机之间的输送皮带；所述下料设备包括下料箱，与所述下料箱配合设置、且位于所述输送皮带上表面的流量控制挡板，以及用于将来自所述下料箱的水稻种子刷入和/或压入所述输送皮带的辅助刷入或压入机构。 进一步地，所述支撑架包括水平平行设置的第一支撑层、第二支撑层和第三支撑层，所述下料箱和所述第一被动滚轮设在所述第一支撑层上，所述第二被动滚轮设在所述第二支撑层上，所述支撑板设在所述第一支撑层和所述第二支撑层之间。 进一步地，所述刷入或压入机构包括支撑板，设在所述支撑板上的滚刷轴、镇压轮和步进电动机，设在所述镇压轮和所述步进电动机之间的第一传动带，所述第一传动带竖直设置；以及设在所述滚刷轴与所述步进电动机之间的第二传动带，所述第二传动带向下5倾斜设置。 进一步地，在所述输送皮带的上表面设有多个长方形孔穴，在所述输送皮带的下 表面粘有透气丝网，在所述输送皮带的边缘粘有白色色标。 进一步地，所述计算机视觉识别及处理装置包括安装在所述支撑架上、并位于所述输送皮带的上方的光照箱，位于所述输送皮带同侧边缘的上方、且相隔一定距离的第一光纤传感器和第二光纤传感器，以及用于分析和处理图像、并根据分析和处理图像的结果发送控制信号的计算机；在所述光照箱内设有摄像头，与所述计算机配合设有PCI图像采集卡和PCI-8408光隔离开关量输入输出接口卡，所述摄像头、所述PCI采集卡、所述计算机、所述PCI-8408光隔离开关量输入输出接口卡和所述电机通过线路顺次串接。 进一步地，所述计算机视觉识别及处理装置还包括继电器和变频器，所述继电器和所述变频器通过线路串接在所述PCI-8408光隔离开关量输入输出接口卡和所述电机之间；所述PCI-8408光隔离开关量输入输出接口卡外接直流电源，其开关量的输入输出通道各为16路，所述16路输入输出通道采用两组分别共地方式，工作时外接30伏直流电源；其中，一路输入通道用于将所述第二光纤传感器监测到的水稻种子位置信息传输至所述计算机；所述计算机输出的控制信号，利用所述开关量的七路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，其特征在于，所述系统包括水稻种子下料及输送装置，用于采集、分析和处理图像的计算机视觉识别及处理装置，以及水稻种子自动分选装置；所述水稻种子下料及输送装置、计算机视觉识别及处理装置、以及水稻种子自动分选装置通过线路顺序设置。

【技术特征摘要】
一种水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，其特征在于，所述系统包括水稻种子下料及输送装置，用于采集、分析和处理图像的计算机视觉识别及处理装置，以及水稻种子自动分选装置；所述水稻种子下料及输送装置、计算机视觉识别及处理装置、以及水稻种子自动分选装置通过线路顺序设置。2. 根据权利要求1所述的水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，其特征在于，所 述水稻种子下料及输送装置包括支撑架，以及设在所述支撑架上的传动设备和下料设备；所述传动设备包括第一被动滚轮、第二被动滚轮、输送皮带、电机、和用于安装所述电 机的电机安装底座，设在所述电机的转轴上的主动滚轮，以及经过所述第一被动滚轮和所 述第二被动滚轮，设在所述下料设备与所述电机之间的输送皮带； 所述下料设备包括下料箱，与所述下料箱配合设置、且位于所述输送皮带上表面的流 量控制挡板，以及用于将来自所述下料箱的水稻种子刷入和/或压入所述输送皮带的刷入 或压入机构。3. 根据权利要求2所述的水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，其特征在于，所 述支撑架包括水平平行设置的第一支撑层、第二支撑层和第三支撑层，所述下料箱和所述 第一被动滚轮设在所述第一支撑层上，所述第二被动滚轮设在所述第二支撑层上，所述支 撑板设在所述第一支撑层和所述第二支撑层之间。4 根据权利要求2或3所述的水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，其特征在 于，所述刷入或压入机构包括支撑板，设在所述支撑板上的滚刷轴、镇压轮和步进电动机， 设在所述镇压轮和所述步进电动机之间的第一传动带，所述第一传动带竖直设置；以及设 在所述滚刷轴与所述步进电动机之间的第二传动带，所述第二传动带向下倾斜设置。5. 根据权利要求4所述的水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，其特征在于，在 所述输送皮带的上表面设有多个长方形孔穴，在所述输送皮带的下表面粘有透气丝网，在 所述输送皮带的边缘粘有白色色标。6. 根据权利要求5所述的水稻种子质量检测、品种识别和分级的系统，其特征在于， 所述计算机视觉识别及处理装置包括安装在所述支撑架上、并位于所述输送皮带的上方的 光照箱，位于所述输送皮带同侧边缘的上方、且相隔一定距离的第一光纤传感器和第二光 纤传感器，以及用于分析和处理图像、并根据分析和处理图像的结果发送控制信号的计算 机；在所述光照箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕德，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]