一種玉米種子圖像精選裝置及其使用方法

一種玉米種子圖像精選裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及機器視覺檢測【技術領域】，具體為一種玉米種子圖像精選裝置及其使用方法。其特點如下：提出了一種實用有效的玉米種子在線精選圖像檢測算法；設計了一套玉米種粒翻面機構，能夠對玉米種子進行正、反兩面的圖像檢測判斷，保障了檢測結果的準確性；設計了一種結構簡單的機電式分揀執行機構；設計了一種新型的雙列式喂料機構，可以連續均勻地對玉米種子進行雙列投喂。本發明研制出既結構簡單又精準高效的玉米種子圖像精選裝置，對保障玉米定向精密播種的實施，實現玉米種子的播前精選，促進我國玉米產業的優質、高產、穩產發展以及農產品檢測的機械化、自動化和智能化水平的提高均具有重要意義。
【專利說明】一種玉米種子圖像精選裝置及其使用方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及機器視覺檢測【技術領域】，具體為一種玉米種子圖像精選裝置及其使用 方法。

【背景技術】
[0002] 玉米作為糧食、飼料、工業原料兼用型作物，其生產在我國糧食生產和糧食安全上 占有極其重要的戰略地位。種子質量的好壞直接影響后續的作物栽培以及收獲產量的高低 和品質的優劣，所以十分有必要對玉米種子進行播前精選。
[0003] 目前對玉米種子進行檢測主要依靠以下兩類技術：（1)形態學鑒定、幼苗鑒定、田 間種植鑒定等；(2)生化電泳、色譜分析、熒光檢驗及DNA分子標記等。前一類檢測方法受 人為和環境因素的影響較大，檢測結果的準確性并不可靠，不利于推廣；后一類方法在實驗 室環境條件下進行，雖然識別精度較高，但是檢測設備昂貴、檢測過程繁瑣、檢測成本高，也 不適于對種子進行批量快速檢驗。因此，玉米種子檢測方式目前還停留在傳統的依靠種子 外觀形態進行鑒定的人工識別階段或者采用精細識別程度較低的簡單機械篩選方式，且已 有的重力式、氣選式或介電式等種子精選機，由于存在不能對破損、霉變、畸形等種子進行 篩選的缺陷，均不能用于玉米定向播種的種子精選。
[0004] 機器視覺檢測技術是一種檢測速度快、鑒別能力強、重復性高、可大批量檢測、成 本低、無疲勞且不易受外部因素影響的無損檢測方法，為克服上述檢測手段的不足提供了 一條可行的途徑。國內部分研究者已開展了基于機器視覺技術的玉米籽粒檢測應用研究， 相關研究主要包括：以玉米種子品質鑒定、玉米種類自動識別為主的純算法研究以及玉米 籽粒精選與分級裝置系統的研究。
[0005] 在算法方面，研究現狀總結如下：（1)針對玉米籽粒的大小、形狀、顏色、紋理、霉 變、破損等外部特征參數進行了初步的探索分析，對于種粒胚芽部位的特征信息以及種粒 內部品質特性的判斷研究較少，對于如何精確測量玉米籽粒的有效特征以及如何建立玉米 籽粒的特征信息與其品質種類的相關性等，尚未進行深入研究；（2)目前的研究多集中于 算法的理論探討，而欠缺算法的實用性研究。
[0006] 雖然針對玉米籽粒在品質種類評價方面的算法研究較多，但是在精選與分級裝置 系統方面的研究較少，目前尚未出現專門用于玉米籽粒檢測的商業化儀器設備。現有的玉 米籽粒精選與分級裝置，一般由機器視覺模塊、籽粒下料輸送模塊和機電控制模塊三部分 組成。當玉米籽粒下料并輸送至圖像采集區域時，機器視覺模塊進行圖像采集和處理，并將 處理結果信息發送至機電控制模塊，控制分揀執行機構對玉米籽粒進行分揀處理。現有精 選與分級裝置的共性在于：（1)分揀執行機構多采用氣吹式或者氣吸式的氣動執行方式； (2)只針對玉米籽粒的單一表面進行圖像采集及處理，檢測信息不全面。


【發明內容】

[0007] (一）要解決的技術問題
[0008] 本發明研制出一套基于機器視覺技術的既結構簡單又精準、高效的玉米種子精選 裝置，以促進玉米產業的優質、高產、穩產發展以及提高農產品檢測的機械化、自動化和智 能化水平。其特點如下 ：
[0009] (1)提出了一種實用有效的玉米種子在線精選圖像檢測算法；
[0010] (2)設計了一套玉米種粒翻面機構，能夠對玉米種子進行正、反兩面的圖像檢測判 斷，保障了檢測結果的準確性；
[0011] (3)設計了一種結構簡單的機電式分揀執行機構；
[0012] (4)設計了一種新型的雙列式喂料機構，可以連續均勻地對玉米種子進行雙列投 喂。
[0013] (二）技術方案
[0014] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種玉米種子圖像精選裝置，其特征在于， 所述玉米種子圖像精選裝置包括：雙列式喂料機構、雙柱升降調節系統、單柱升降調節系 統、剔除分揀葉輪系統、圖像采集系統、輸送帶系統、中間翻面導管裝置、底架和控制系統；
[0015] 所述輸送帶系統包括兩個組成部分相同的輸送帶裝置，分別為：上層輸送帶裝置 和下層輸送帶裝置；所述輸送帶裝置由：輸送帶16、主動滾筒17、步進電機bl8和從動滾筒 19組成；所述的主動滾筒17通過軸承裝置和聯軸器與所述的步進電機bl8相連接并隨同 一起轉動；
[0016] 所述雙列式喂料機構包括：喂料斗1和分粒轉輪；所述分粒轉輪包括兩片分粒齒 輪2、分隔圓筒3和轉軸4 ;所述喂料斗1為不封底的V型槽口；底部安裝有所述分粒轉輪； 安裝所述分粒轉輪后，底部僅露出兩個所述分粒齒輪的底部齒槽口 5 ;所述分隔圓筒3與所 述喂料斗1間間隙小于玉米種子掉落所需的最小間隙；所述兩片分粒齒輪2齒槽口空間僅 能容納一粒玉米種子32 ;所述兩片分粒齒輪2在所述轉軸4上緊固并同步轉動；所述喂料 斗1通過支撐桿7和緊固裝置固定在所述上層輸送帶裝置上；所述轉軸4通過軸承裝置和 緊固裝置固定在所述上層輸送帶裝置上；由步進電機a6通過聯軸器帶動轉動；兩個所述底 部齒槽口 5正對著輸送帶16平面，沿輸送帶16方向對稱分布在輸送帶16上方；
[0017] 所述單柱升降調節系統包括四個相同的單柱升降調節機構，分別為：單柱升降調 節機構a、單柱升降調節機構b、單柱升降調節機構c和單柱升降調節機構d ;所述單柱升降 調節機構上均設置有堅直方向的導軌8 ;所述導軌8通過緊固裝置實現剔除分揀葉輪機構 沿導軌方向在任意高度上與相應的單柱升降調節機構實現緊固連接；
[0018] 所述雙柱升降調節系統包括兩個相同的雙柱升降調節機構，分別為：雙柱升降調 節機構a和雙柱升降調節機構b ;所述雙柱升降調節機構上設置有堅直方向的導軌柱9和 橫向方向的導軌梁10 ;所述導軌梁10通過緊固裝置緊固在所述導軌柱9的任意高度；所述 導軌梁10通過緊固裝置將所述圖像采集系統緊固在沿橫向導軌方向的任意位置；
[0019] 所述圖像采集系統包括兩組相同的圖像采集裝置，分別為：上層圖像采集裝置和 下層圖像采集裝置；所述圖像采集裝置包括：攝像機11、光源12和光源托架13 ;所述攝像 機11下方位于輸送帶上的攝像機可視區域成為圖像采集區域；所述圖像采集區域分為上 層圖像采集區域14和下層圖像采集區域15 ;所述光源托架13為正方形中空托架；所述光 源12為四個，與所述攝像機11的鏡頭位于同一平面并安置在所述光源托架13的四個角 上；
[0020] 所述剔除分揀葉輪系統包括四個剔除分揀葉輪機構，分別為：剔除分揀葉輪機構 a、剔除分揀葉輪機構b、剔除分揀葉輪機構c和剔除分揀葉輪機構d ;所述剔除分揀葉輪機 構包括：葉片輪20、葉片輪撥片21和步進電機c22 ;所述葉片輪20為按角度等分的六片式 葉片輪，中部開有小軸孔23 ;每一葉片的末端均設置有兩個螺紋孔24,每一葉片末端均通 過緊固裝置將一片所述葉片輪撥片21緊固在所述兩個螺紋孔24上；所述葉片輪撥片21為 彈性材質，包括6片相同的撥片；位于最下方與傳送帶接觸的相鄰兩片葉片輪撥片始終沿 輸送帶方向對稱放置在輸送帶16上方；所述步進電機c22通過所述小軸孔23和緊固裝置 將所述葉片輪20套固在所述步進電機c22軸上并隨同一起轉動；
[0021] 所述中間翻面導管裝置為半圓弧形雙通道翻面導管；所述中間翻面導管裝置的結 構包括：上弧形曲面導板25、下弧形曲面導板26、左側面環形平面擋板27、右側面環形平面 擋板28、內部中間環形平面擋板29和收口擋板30 ;所述上弧形曲面導板25和下弧形曲面 導板27間的距離大于玉米種子平放時的厚度，小于玉米種子翻面所需的最小高度；所述上 弧形曲面導板25、下弧形曲面導板26、左側面環形平面擋板27、右側面環形平面擋板28、內 部中間環形平面擋板29和收口擋板30均采用光滑材料制成；所述下弧形曲面導板26的前 端與上層輸送帶的尾端對接；所述上弧形曲面導板25的末端與下層輸送帶的尾端對接；在 翻面導管兩個通道的出口兩側均增設一段收口擋板30 ;
[0022] 所述控制系統包括：上位機圖像采集與處理系統和下位機動力控制系統兩部分； 所述上位機圖像采集與處理系統包括計算機硬件部分和圖像采集與處理算法軟件部分； 所述下位機動力控制系統包括：PLC和步進電機驅動器硬件部分以及動力控制系統軟件部 分；所述圖像采集系統與所述計算機實現信息單向傳輸；所述PLC與所述計算機實現信息 雙向傳輸；所述步進電機驅動器與所述PLC實現信息單向傳輸；
[0023] 所述底座上端設置有所述下層輸送帶裝置；所述底座上端緊固安置有相對錯位的 單柱升降調節機構a、單柱升降調節機構b、雙柱升降調節機構a和一對用于支撐所述上層 輸送帶系統的立柱31 ;所述單柱升降調節機構a上緊固有所述剔除分揀葉輪機構a ;所述 單柱升降調節機構b上緊固有所述剔除分揀葉輪機構b ;所述雙柱升降調節機構a上緊固 有所述下層圖像采集系統b ;所述立柱31上緊固有所述上層輸送帶裝置；所述上層輸送帶 裝置上端依次緊固有所述雙列式喂料機構、所述雙柱升降調節機構b、單柱升降調節機構c 和單柱升降調節機構d ;所述雙柱升降調節機構b上緊固有所述上層圖像采集系統a ;所述 單柱升降調節機構c上緊固有所述剔除分揀葉輪機構c ;所述單柱升降調節機構d上緊固 有所述剔除分揀葉輪機構d ;所述下層輸送帶裝置和上層輸送帶裝置右端分別與所述中間 翻面導管裝置的下端口與上端口連接。
[0024] 優選地，所述中間翻面導管裝置所采用的光滑材料為透明材料。
[0025] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種應用權利要求1?2任一項所述的玉 米種子圖像精選裝置進行精選種子的方法，所述方法分為如下步驟：
[0026] 雙列式喂料機構隨著上層輸送帶裝置的運動，連續均勻的將待測玉米種子分兩列 喂入輸送帶上，兩列玉米種子沿輸送帶方向均勻分布在輸送帶上的兩側對稱位置上；
[0027] 上層輸送帶裝置逐一輸送待測玉米種子通過上層圖像采集區域14 ;
[0028] 上層圖像采集裝置不斷采集通過上層圖像采集區域14中的玉米種子圖像，并將 圖像信息傳遞給計算機；
[0029] 計算機通過圖像采集與處理算法對當前玉米種子的正面圖像進行檢測判斷；
[0030] 由計算機向PLC發出剔除不合格種子指令；
[0031] PLC根據計算機發出的指令控制剔除分揀葉輪機構c或剔除分揀葉輪機構d中的 葉片輪向上層輸送帶裝置外側做60°步進旋轉，通過葉片輪撥片將正面不合格的玉米種子 撥除出去；
[0032] 上層輸送帶裝置將留下的正面合格的玉米種子送入中間翻面導管裝置，經過中間 翻面導管裝置實現對所述玉米種子的翻面；
[0033] 下層輸送帶裝置逐一輸送翻過面的玉米種子通過下層圖像采集區域15 ;
[0034] 下層圖像采集裝置不斷采集通過下層圖像采集區域15中的玉米種子圖像，并將 圖像信息傳遞給計算機；
[0035] 計算機通過圖像采集與處理算法對當前玉米種子的反面圖像進行檢測判斷；
[0036] 由計算機向PLC發出剔除不合格種子指令；
[0037] PLC根據計算機發出的指令控制剔除分揀葉輪機構a或剔除分揀葉輪機構b中的 葉片輪向下層輸送帶裝置外側做60°步進旋轉，通過葉片輪撥片將正面不合格的玉米種子 撥除出去；
[0038] 收集正面和反面均合格的玉米種子，精選結束。
[0039] 優選地，所述圖像采集與處理算法對當前玉米種子的圖像進行檢測判斷所需的方 法為種子外形檢測算法和種子霉變、破損及蟲蝕檢測算法。
[0040] 優選地，所述種子外形檢測算法分為如下步驟：
[0041] 將采集到的原玉米種子圖像進行二值化預處理，得到二值圖像；
[0042] 將二值圖像代入二維運動測量分析系統MIAS中的幾何參數測量函數獲得種子的 面積和周長；
[0043] 同時將二值圖像代入MIAS中的輪廓提取函數，得到種子區域輪廓線38坐標，計算 輪廓坐標平均值作為種子輪廓形心坐標P。；
[0044] 對原玉米種子圖像中的每個像素進行G-B的計算得到種子黃色區域41的灰度圖 像，存于內存區Ml中；
[0045] 對Ml圖像依次進行大津法二值化處理、200像素去躁、補洞、兩次膨脹及兩次腐蝕 的預處理；
[0046] 將預處理后的圖像代入輪廓提取函數，計算輪廓坐標平均值作為種子黃色區域41 形心坐標L ;
[0047] 將種子B分量圖像與預處理后的Ml圖像進行差分，結果圖像為種子白色區域40 灰度圖像，將結果圖像存于內存區M2中；
[0048] 針對M2中所存放的種子白色區域40灰度圖像，利用輪廓提取函數函數得到種子 白色區域40輪廓線坐標存入數組C1 []。
[0049] 根據種子黃色區域41形心坐標Pu及數組C1 □中種子白色區域40輪廓線坐標確 定種子白色區域40輪廓上點到種子黃色區域41形心匕的最大距離，距離最大點為Pa，點 Pa即為種子頂點；
[0050] 設Pa、P。連線與種子輪廓線38的交點為Pb，過P。點作P aPb的垂線，與種子輪廓線 38的交點為P。、Pd，由Pa、P d、P。、Pd點的坐標計算種子的長軸PaPb37的長度、短軸ΡΛ39的 長度以及長軸長度/短軸長度；
[0051] 計算種子長軸37相對于水平線的傾斜角度α ;
[0052] 將種子輪廓線38以點Pa為起點，繞形心Ρ。順時針旋轉α度，將旋轉后輪廓點坐 標存入數組C2 □，點Pb'、Ρ/、Ρ/為點Pb、Pd、Pe旋轉后的新坐標，得到點P b'、Ρ/、Ρ/在數 組C2 □中的序號rvrid、]^，旋轉前輪廓線數組C□中序號為rvrid、]^的點即為Pb、Pd、P e。
[0053] 計算對稱度E，

【權利要求】
1. 一種玉米種子圖像精選裝置，其特征在于，所述玉米種子圖像精選裝置包括：雙列 式喂料機構、雙柱升降調節系統、單柱升降調節系統、剔除分揀葉輪系統、圖像采集系統、輸 送帶系統、中間翻面導管裝置、底架和控制系統； 所述輸送帶系統包括兩個組成部分相同的輸送帶裝置，分別為：上層輸送帶裝置和下 層輸送帶裝置；所述輸送帶裝置由：輸送帶（16)、主動滾筒（17)、步進電機b (18)和從動滾 筒（19)組成；所述的主動滾筒（17)通過軸承裝置和聯軸器與所述的步進電機b (18)相連 接并隨同一起轉動； 所述雙列式喂料機構包括：喂料斗（1)和分粒轉輪；所述分粒轉輪包括兩片分粒齒輪 (2)、分隔圓筒（3)和轉軸（4);所述喂料斗（1)為不封底的V型槽口；底部安裝有所述分 粒轉輪；安裝所述分粒轉輪后，底部僅露出兩個所述分粒齒輪的底部齒槽口（5);所述分隔 圓筒（3)與所述喂料斗（1)間間隙小于玉米種子掉落所需的最小間隙；所述兩片分粒齒輪 (2)齒槽口空間僅能容納一粒玉米種子（32);所述兩片分粒齒輪（2)在所述轉軸（4)上緊 固并同步轉動；所述喂料斗（1)通過支撐桿（7)和緊固裝置固定在所述上層輸送帶裝置上； 所述轉軸（4)通過軸承裝置和緊固裝置固定在所述上層輸送帶裝置上；由步進電機a(6)通 過聯軸器帶動轉動；兩個所述底部齒槽口（5)正對著輸送帶（16)平面，沿輸送帶（16)方向 對稱分布在輸送帶（16)上方； 所述單柱升降調節系統包括四個相同的單柱升降調節機構，分別為：單柱升降調節機 構a、單柱升降調節機構b、單柱升降調節機構c和單柱升降調節機構d ;所述單柱升降調節 機構上均設置有堅直方向的導軌（8);所述導軌（8)通過緊固裝置實現剔除分揀葉輪機構 沿導軌方向在任意高度上與相應的單柱升降調節機構實現緊固連接； 所述雙柱升降調節系統包括兩個相同的雙柱升降調節機構，分別為：雙柱升降調節機 構a和雙柱升降調節機構b ;所述雙柱升降調節機構上設置有堅直方向的導軌柱（9)和橫 向方向的導軌梁（10);所述導軌梁（10)通過緊固裝置緊固在所述導軌柱（9)的任意高度； 所述導軌梁（10)通過緊固裝置將所述圖像采集系統緊固在沿橫向導軌方向的任意位置； 所述圖像采集系統包括兩組相同的圖像采集裝置，分別為：上層圖像采集裝置和下層 圖像采集裝置；所述圖像采集裝置包括：攝像機（11)、光源（12)和光源托架（13);所述攝 像機（11)下方位于輸送帶上的攝像機可視區域成為圖像采集區域；所述圖像采集區域分 為上層圖像采集區域（14)和下層圖像采集區域（15);所述光源托架（13)為正方形中空托 架；所述光源（12)為四個，與所述攝像機（11)的鏡頭位于同一平面并安置在所述光源托架 (13)的四個角上； 所述剔除分揀葉輪系統包括四個剔除分揀葉輪機構，分別為：剔除分揀葉輪機構a、剔 除分揀葉輪機構b、剔除分揀葉輪機構c和剔除分揀葉輪機構d ;所述剔除分揀葉輪機構包 括：葉片輪（20)、葉片輪撥片（21)和步進電機c(22);所述葉片輪（20)為按角度等分的六 片式葉片輪，中部開有小軸孔（23);每一葉片的末端均設置有兩個螺紋孔（24)，每一葉片 末端均通過緊固裝置將一片所述葉片輪撥片（21)緊固在所述兩個螺紋孔（24)上；所述葉 片輪撥片（21)為彈性材質，包括6片相同的撥片；位于最下方與傳送帶接觸的相鄰兩片葉 片輪撥片始終沿輸送帶方向對稱放置在輸送帶（16)上方；所述步進電機c(22)通過所述 小軸孔（23)和緊固裝置將所述葉片輪（20)套固在所述步進電機c (22)軸上并隨同一起轉 動； 所述中間翻面導管裝置為半圓弧形雙通道翻面導管；所述中間翻面導管裝置的結構包 括：上弧形曲面導板（25)、下弧形曲面導板（26)、左側面環形平面擋板（27)、右側面環形平 面擋板（28)、內部中間環形平面擋板（29)和收口擋板（30);所述上弧形曲面導板（25)和 下弧形曲面導板（27)間的距離大于玉米種子平放時的厚度，小于玉米種子翻面所需的最 小高度；所述上弧形曲面導板（25)、下弧形曲面導板（26)、左側面環形平面擋板（27)、右 側面環形平面擋板（28)、內部中間環形平面擋板（29)和收口擋板（30)均采用光滑材料制 成；所述下弧形曲面導板（26)的前端與上層輸送帶的尾端對接；所述上弧形曲面導板（25) 的末端與下層輸送帶的尾端對接；在翻面導管兩個通道的出口兩側均增設一段收口擋板 (30)； 所述控制系統包括：上位機圖像采集與處理系統和下位機動力控制系統兩部分；所述 上位機圖像采集與處理系統包括計算機硬件部分和圖像采集與處理算法軟件部分；所述下 位機動力控制系統包括：PLC和步進電機驅動器硬件部分以及動力控制系統軟件部分；所 述圖像采集系統與所述計算機實現信息單向傳輸；所述PLC與所述計算機實現信息雙向傳 輸；所述步進電機驅動器與所述PLC實現信息單向傳輸； 所述底座上端設置有所述下層輸送帶裝置；所述底座上端緊固安置有相對錯位的單柱 升降調節機構a、單柱升降調節機構b、雙柱升降調節機構a和一對用于支撐所述上層輸送 帶系統的立柱（31);所述單柱升降調節機構a上緊固有所述剔除分揀葉輪機構a;所述單 柱升降調節機構b上緊固有所述剔除分揀葉輪機構b ;所述雙柱升降調節機構a上緊固有 所述下層圖像采集系統b ;所述立柱（31)上緊固有所述上層輸送帶裝置；所述上層輸送帶 裝置上端依次緊固有所述雙列式喂料機構、所述雙柱升降調節機構b、單柱升降調節機構c 和單柱升降調節機構d ;所述雙柱升降調節機構b上緊固有所述上層圖像采集系統a ;所述 單柱升降調節機構c上緊固有所述剔除分揀葉輪機構c ;所述單柱升降調節機構d上緊固 有所述剔除分揀葉輪機構d ;所述下層輸送帶裝置和上層輸送帶裝置右端分別與所述中間 翻面導管裝置的下端口與上端口連接。
2. 根據權利要求1所述的一種玉米種子圖像精選裝置，其特征在于，所述中間翻面導 管裝置所采用的光滑材料為透明材料。
3. -種應用權利要求1?2任一項所述的玉米種子圖像精選裝置進行精選種子的方 法，所述方法分為如下步驟： 雙列式喂料機構隨著上層輸送帶裝置的運動，連續均勻的將待測玉米種子分兩列喂入 輸送帶上，兩列玉米種子沿輸送帶方向均勻分布在輸送帶上的兩側對稱位置上； 上層輸送帶裝置逐一輸送待測玉米種子通過上層圖像采集區域（14); 上層圖像采集裝置不斷采集通過上層圖像采集區域（14)中的玉米種子圖像，并將圖 像信息傳遞給計算機； 計算機通過圖像采集與處理算法對當前玉米種子的正面圖像進行檢測判斷； 由計算機向PLC發出剔除不合格種子指令； PLC根據計算機發出的指令控制剔除分揀葉輪機構c或剔除分揀葉輪機構d中的葉片 輪向上層輸送帶裝置外側做60°步進旋轉，通過葉片輪撥片將正面不合格的玉米種子撥除 出去； 上層輸送帶裝置將留下的正面合格的玉米種子送入中間翻面導管裝置，經過中間翻面 導管裝置實現對所述玉米種子的翻面； 下層輸送帶裝置逐一輸送翻過面的玉米種子通過下層圖像采集區域（15); 下層圖像采集裝置不斷采集通過下層圖像采集區域（15)中的玉米種子圖像，并將圖 像信息傳遞給計算機； 計算機通過圖像采集與處理算法對當前玉米種子的反面圖像進行檢測判斷； 由計算機向PLC發出剔除不合格種子指令； PLC根據計算機發出的指令控制剔除分揀葉輪機構a或剔除分揀葉輪機構b中的葉片 輪向下層輸送帶裝置外側做60°步進旋轉，通過葉片輪撥片將正面不合格的玉米種子撥除 出去； 收集正面和反面均合格的玉米種子，精選結束。
4. 根據權利要求3所述的一種應用玉米種子圖像精選裝置進行精選種子的方法，其特 征在于，所述圖像采集與處理算法對當前玉米種子的圖像進行檢測判斷所需的方法為種子 外形檢測算法和種子霉變、破損及蟲蝕檢測算法。
5. 根據權利要求4所述的一種應用玉米種子圖像精選裝置進行精選種子的方法，其特 征在于，所述種子外形檢測算法分為如下步驟： 將采集到的原玉米種子圖像進行二值化預處理，得到二值圖像； 將二值圖像代入二維運動測量分析系統MIAS中的幾何參數測量函數獲得種子的面積 和周長； 同時將二值圖像代入MIAS中的輪廓提取函數，得到種子區域輪廓線（38)坐標，計算輪 廓坐標平均值作為種子輪廓形心坐標P。； 對原玉米種子圖像中的每個像素進行G-B的計算得到種子黃色區域（41)的灰度圖像， 存于內存區Ml中； 對Ml圖像依次進行大津法二值化處理、200像素去躁、補洞、兩次膨脹及兩次腐蝕的預 處理； 將預處理后的圖像代入輪廓提取函數，計算輪廓坐標平均值作為種子黃色區域（41) 形心坐標L ; 將種子B分量圖像與預處理后的Ml圖像進行差分，結果圖像為種子白色區域（40)灰 度圖像，將結果圖像存于內存區M2中； 針對M2中所存放的種子白色區域（40)灰度圖像，利用輪廓提取函數得到種子白色區 域（40)輪廓線坐標存入數組C1 []。 根據種子黃色區域（41)形心坐標匕及數組C1 □中種子白色區域（40)輪廓線坐標 確定種子白色區域（40)輪廓上點到種子黃色區域（41)形心Pu的最大距離，距離最大點為 Pa，點Pa即為種子頂點； 設Pa、P。連線與種子輪廓線（38)的交點為Pb，過P。點作PaP b的垂線，與種子輪廓線（38) 的交點為P^Pd，由P^PpP^Pd點的坐標計算種子的長軸PaPb(37)的長度、短軸PfdQg)的 長度以及長軸長度/短軸長度； 計算種子長軸（37)相對于水平線的傾斜角度α ; 將種子輪廓線（38)以點Pa為起點，繞形心Ρ。順時針旋轉α度，將旋轉后輪廓點坐標 存入數組C2 □，點Pb'、Ρ/、Ρ/為點Pb、Pd、Pe旋轉后的新坐標，得到點P b'、Ρ/、Ρ/在數組 C2 □中的序號1113、11(1、11(；，旋轉前輪廓線數組(：[]中序號為11 13、11(1、11(；的點即為？13、？(1、？ (；。 計算對稱度E，
確定數組C2 □所有成員中橫縱坐標的最小值XI、Y1及最大值X2、Y2,計算占空比Rs，
;由此，完成了種子的面積、周長、長軸長度、短軸長度、長寬比、對稱 度和占空比共七個外形特征參數的檢測。
6.根據權利要求5所述的一種應用玉米種子圖像精選裝置進行精選種子的方法，其特 征在于，所述種子霉變、破損及蟲蝕檢測算法分為如下步驟： 通過種子外形檢測剔除重度破損和重度蟲蝕的外形不完整的種子； 將種子彩色圖像的R、G、B信號轉化為飽和度信號S ; 利用公式
將飽和度信號歸一化，h(x，y)為（X，y)點處飽和度信 號歸一化的結果信號； 對歸一化的結果圖像進行50閾值二值處理，計算二值圖像中白色像素個數Nw ; 將Nw與種粒面積均值進行比較，若
認為種粒發生重度霉變，以此完成種 子重度霉變的檢測工作； 對種子彩色圖像像素進行如下變換：
其中，g(x， y)為處理結果圖像上（X，y)點處的像素值，T1為黑色區域霉變閾值； 計算g(x，y)圖像上種子白色區域（40)個數，若區域個數大于0則認為種粒發生輕度 黑色霉變，以此完成種子輕度黑色霉變的檢測工作； 對種子白色區域（40)灰度圖像補洞處理； 針對種子白色區域（40)灰度圖像中的白色區域位置，對彩色圖像進行如下的二值化 處理：
其中f(x，y)表示處理結果圖像上（x，y)點處的像素值，T2表示種子黃色區域（41)白 色霉變閾值； 計算f(x，y)圖像上種子白色區域（40)個數，若區域個數大于零，認為種粒發生輕度白 色霉變或輕度破損或輕度蟲蝕。
【文檔編號】B07C5/04GK104084379SQ201410245826
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】陳兵旗, 王僑, 劉長青, 楊曦 申請人:中國農業大學