基于单目多视角机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级装置制造方法及图纸

一种基于单目多视角机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级装置，包括用于对珍珠进行自动检测和分类的流水线，用于拍摄被检珍珠图像的单目多视角机器视觉装置，用于对被检珍珠图像进行图像处理、检测、识别、分类以及协调控制流水线上各动作机构的协调动作的微处理器，流水线包括上料动作机构、送检动作机构、下料动作机构、分级动作机构和分级执行机构；本发明专利技术提供一种具有机构简单、制造成本低、能满足珍珠光洁度和瑕疵等品质指标的检测、分级效率高、使用和维护方便和自动化程度高的基于单目多视角机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于立体成像技术、机器视觉技术、机械设计技术、光学技术和自动控制技术在珍珠自动分级方面的应用，尤其适用于大规模养殖珍珠企业的珍珠光洁度在线自动分级装置。
技术介绍
珍珠在我国具有悠久的使用和培育历史。到2005年，我国淡水珍珠的年产量更是达到1500吨左右，约占世界珍珠产量的95%以上。出口淡水珍珠400 500吨，占国际市场淡水珍珠交易量的90%以上，海水珍珠年产量达到20吨，居世界首位。然而相对于我国如此大的珍珠产量，目前整个行业所采用的分级方法基本上仍停留在人工检测的阶段，企业需要安排大量的人员以肉眼观察的方式对珍珠的等级进行分类。这种人工检测的珍珠分级方法，由于珍珠体积小、数量多，分级工作负荷大、效率低，易疲劳，加上对于经验有较高的要求，检测结果易受人为因素影响，不但大大增加了珍珠生产企业的生产成本，也不利于实施准确有效和稳定的质量控制。因此，提高分级分选的效率，实现分级分选的自动化，对于珍珠的生产销售是一件极其重要的事情。随着养殖珍珠国家分级标准的出台(GB/T 18781-2008)，新标准的出台明确了养殖珍珠的定义、分类、质量因素及其级别标准等，使得对于出口产品实施分级检验制度成为可能，由此对于各珍珠生产和加工企业提出了新的要求。对珍珠进行准确快速的分级成为了珍珠生产企业工作重心之一。因此，对珍珠进行准确而快速的分级成为了珍珠生产企业的迫切需求。国家专利技术申请号200710066683. O公开了一种基于机器视觉的珍珠实时检测和分级系统，运用机器视觉技术对顺序自由下落的珍珠表面进行图像采集，将采集到的图像传送到DSP、计算机等硬件设备中进行处理，并将处理结果按照珍珠分类标准做即时判别，最后把判别信息传送到分选装置，从而实现用设备自动将不同特征的珍珠进行分类，完成珍珠的大小、形状、光洁、瑕疵和颜色等全部外观品质指标的检测，实现珍珠的快速实时检测和分级。但是，该专利技术在图像获取技术方面存在着不足之处，为了要从多角度拍摄自由下落的珍珠表面需要配置多台高速摄像机，这样会增加硬件成本不利于产业推广；另一方面，要求多台高速摄像机实时抓拍自由下落的珍珠图像，对装置的控制精度有很高的要求；更重要的是由于珍珠图像在自由下落情况下进行抓拍的，所抓拍的图像对珍珠的光洁和瑕疵检测上造成不利影响，还有需要对多台高速摄像机的内部参数以及颜色系统进行校正；对于珍珠颜色的识别，要保证多台摄像机的颜色系统一致并非一件容易的事情。珍珠作为非平面的球体目标，表面具有一定的弧度，要根据大小、形状、光洁、瑕疵和颜色分级，必须获得珍珠整个球体表面的图像。因此，检测一颗珍珠并对其进行有效分级需要获取多幅图像，采用一种以珍珠为中心的全方位视觉检测手段。另一方面，珍珠表面非常光滑，具有极高的反光性，很容易在珍珠表面产生周围物体的倒影；由于珍珠的表面具有反光以及呈现表面映像等特有现象，所以，我们在获取珍珠图像过程中，选择在柔弱光下进行，选择与之色差比较大的黑色作为背景，便于图像的分析与处理。照明方式选择为单点照明方式，光源的位置和镜头齐高，两者夹角小于10度。因此，一种基于单目多视角机器视觉的流水式珍珠自动分级装置的设计迫切需要解决以下几个问题1)如何设计一种低成本的、以物为中心的全景视觉装置来一次获得珍珠整个球体表面的图像；2)如何实时完成珍珠的光洁和瑕疵等外观品质指标的视觉检测；3)如何减少环境多义性和珍珠的表面反光对机器视觉检测结果的干扰；4)如何利用流水线的设计方式来提高检测速度，实现珍珠的快速实时检测和分级。
技术实现思路
为了克服已有的基于机器视觉的珍珠实时检测和分级系统的机构复杂、制造成本高、难以满足各种品质指标的检测需要、检测与分级效率低、使用和维护困难和自动化程度不高等不足；本专利技术提供一种具有机构简单、制造成本低、能满足珍珠光洁度和瑕疵等品质指标的检测、分级效率高、使用和维护方便和自动化程度高的基于单目多视角机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于单目多视角机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级装置，包括用于对珍珠进行自动检测和分类的流水线，用于拍摄被检珍珠图像的单目多视角机器视觉装置和用于对被检珍珠图像进行图像处理、检测、识别、分类以及协调控制流水线上各动作机构的协调动作的微处理器，所述流水线包括用于将被检珍珠从待测物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料输入口的上料动作机构，用于将被检珍珠提升到视觉检测箱中进行视觉分析的送检动作机构，用于将送检动作机构的活动顶杆的翻板上的已检珍珠落入分级输入口的下料动作机构，用于将落入到分级输入口的已检珍珠根据分级判断结果控制分级输出口转动到相对应的珍珠分级容器上方的分级动作机构和用于将在分级输出口内的已检珍珠收集到相对应的珍珠分级容器中的分级执行机构；所述的微处理器还包括图像读取模块，用于从所述的广角摄像机读取包含有从9个不同视角拍摄的被检珍珠的图像；图像处理模块，用于从一幅图像中分割出9幅不同视角的珍珠图像和将9幅不同视角的图像背景中分割出珍珠图像，并根据知识库中保存的传感器的标定结果对9幅不同视角的珍珠图像进行透视投影转换处理；传感器标定模块，用于对广角摄像机的标定、鱼眼镜头的畸变矫正以及透视投影变换，将标定广角摄像机的内部参数以及透视投影变换的参数存储到知识库中；光洁度识别模块，用于根据国家标准对被检珍珠进行光洁度的识别；结果输出模块，用于将被检珍珠的瑕疵和光洁度的检测结果进行汇总，一方面根据国家检测标准自动生成一份检测结果表，另一方面，将检测结果的信息发送给流水线控制模块，让流水线控制模块控制相应的分级控制模块自动完成被检珍珠的自动分级；人机交互模块，用于在人工干预下完成检测参数的设定和控制检测结果的输出。所述的视觉检测箱；由I个广角摄像机和8个平面镜所构成的单目多视角立体视觉装置，通过一个广角摄像机的一次成像来获取从9个视角拍摄的珍珠表面图像，实现一种以珍珠为观察中心的全方位视觉装置；主要由广角摄像机和2个平面镜斗型腔组成；每个斗型腔由尺寸相同的等腰梯形平面镜组成，上斗型腔呈上小下大，下斗型腔呈上大下小，上下斗型腔的大口径处尺寸相同，在上下斗型腔的大口径处将上下斗型腔合并为一整体，镜面朝向腔体内侧，且腔体的中轴线重合于摄像机的主光轴；广角镜头由上斗型腔小口端探入腔体内，镜头入射光线由上斗型腔端口的直射光线和镜面反射光线组成；通过腔体的直射光线投影在摄像机投影面的中央区域，被测珍珠通过活动支架被安置到中央区域，镜面反射光线投射到摄像机投影面的周边区域，且8个镜面的投影区域各不相同；因此，该装置拍摄的图像包含被测珍珠的多个影像，且这些影像来自于9不同透视投影点；所述的视觉检测箱一共有9个不同透视投影点，在摄像机中直接成像的为真实摄像机的透视投影点，所拍摄的图像如附图3中的视角O ;其他8个均为由摄像机和反射镜面所成像的为虚拟摄像机的透视投影点，所拍摄的图像分别来自于视角I 视角8，所述的单目多视角立体视觉装置具有严格一致的内部参数和颜色系统。所述的图像处理模块中，分割出珍珠图像后，根据知识库中保存的传感器的标定结果对9幅不同视角的珍珠图像进行透视投影转换处理，得到9幅不同视角的分割后无畸变的珍珠图像。所述的光洁度识别模块中，从9个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单目多视角机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级装置，其特征在于：包括用于对珍珠进行自动检测和分类的流水线，用于拍摄被检珍珠图像的单目多视角机器视觉装置和用于对被检珍珠图像进行图像处理、检测、识别、分类以及协调控制流水线上各动作机构的协调动作的微处理器，所述流水线包括用于将被检珍珠从待测物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料输入口的上料动作机构，用于将被检珍珠提升到视觉检测箱中进行视觉分析的送检动作机构，用于将送检动作机构的活动顶杆的翻板上的已检珍珠落入分级输入口的下料动作机构，用于将落入到分级输入口的已检珍珠根据分级判断结果控制分级输出口转动到相对应的珍珠分级容器上方的分级动作机构和用于将在分级输出口内的已检珍珠收集到相对应的珍珠分级容器中的分级执行机构；所述的微处理器还包括：图像读取模块，用于从所述的广角摄像机读取包含有从9个不同视角拍摄的被检珍珠的图像；图像处理模块，用于从一幅图像中分割出9幅不同视角的珍珠图像和将9幅不同视角的图像背景中分割出珍珠图像，并根据知识库中保存的传感器的标定结果对9幅不同视角的珍珠图像进行透视投影转换处理；传感器标定模块，用于对广角摄像机的标定、鱼眼镜头的畸变矫正以及透视投影变换，将标定广角摄像机的内部参数以及透视投影变换的参数存储到知识库中；光洁度识别模块，用于根据国家标准对被检珍珠进行光洁度的识别；结果输出模块，用于将被检珍珠的瑕疵和光洁度的检测结果进行汇总，一方面根据国家检测标准自动生成一份检测结果表，另一方面，将检测结果的信息发送给流水线控制模块，让流水线控制模块控制相应的分级控制模块自动完成被检珍珠的自动分级；人机交互模块，用于在人工干预下完成检测参数的设定和控制检测结果的输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤一平，夏少杰，周静恺，林璐璐，刘康，徐海涛，严杭晨，黄磊磊，马宝庆，俞立，冯亦军，陈新峰，朱治亮，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：