農產品形狀檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種農產品形狀檢測方法及裝置，涉及農產品形狀檢測與分級【技術領域】。該方法通過線陣結構光光源和面陣成像裝置先行采集農產品投射線上各像素點的坐標信息以及基準面投射線上各像素點的基準坐標信息，并計算像素偏離距離，得到成像投射點與其對應的基準面投射線上投射點的距離，再計算農產品投射線上各像素點的高度，繪制出農產品投射線相對于基準面的高度圖，完成農產品投射線上的形狀檢測。本發明克服了以提取農產品邊界輪廓代表農產品形狀的傳統機器視覺形狀檢測方法的片面性，同時也避免了雙目相機三維立體檢測匹配困難和檢測精度不高的問題。本發明實現了農產品形狀的全面檢測，在農產品形狀檢測中具有較大的應用潛力。
【專利說明】農產品形狀檢測方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及農產品形狀檢測與分級【技術領域】，具體涉及一種農產品形狀檢測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]不同類別的農產品一般具有不同的形狀，它們的形狀往往復雜多變。畸形的農產品不僅影響其外觀，而且在使用時會造成很大的浪費，因此農產品的形狀是其外部品質的一個重要衡量依據，直接影響它們的價格和消費者的喜愛。基于圖像處理的機器視覺技術是農產品品質檢測和分選領域的研究熱點，大量的成功應用案例已經充分證明，該技術在農產品質量檢測、目標識別和智能視覺控制方面扮演著重要的角色。農產品的外部品質主要依據它們的顏色、紋理、尺寸、形狀和缺陷進行評估。目前，基于圖像處理的機器視覺技術已經廣泛應用于農產品的外部品質檢測中。在形狀檢測方面，主要通過圖像處理技術提取農產品的外部輪廓進行形狀檢測，主要通過提取以下特征進行形狀檢測:基于尺寸相關的形狀特征；基于邊界編碼的形狀特征；基于不變矩的形狀特征和基于傅立葉描述子的形狀特征。
[0003]基于尺寸相關的形狀特征檢測方法主要是通過圖像處理技術提取一個或多個與尺寸相關的參數進行形狀的描述與檢測。常見的基于尺寸相關的形狀特征有緊湊度、凸起性、伸長度、圓形度、長度、寬度、長寬比等。基于邊界編碼的形狀特征檢測方法是通過按照一定的順序對輪廓邊界進行編碼，然后利用編碼解析其形狀特征。基于不變矩的形狀特征檢測方法是通過計算輪廓邊界的不變矩特征對形狀進行描述和檢測。基于傅立葉描述子的形狀特征檢測方法則是把輪廓邊界進行傅立葉變換，然后利用前幾個傅立葉系數(即傅立葉描述子)來描述形狀。
[0004]上述農產品形狀檢測技術都是基于邊界輪廓進行檢測的，對于正對相機的表面情況，如凸凹起伏，傳統形狀檢測方法都不夠全面。另外，通過利用多相機采集不同方位的多幅圖像，或通過平面鏡增加圖像檢測信息等方式，在一定程度上可以提高檢測精度，但這種方式也增大了圖像處理時間消耗和形狀檢測的成本，同時以邊界輪廓代替形狀而忽略正對相機的表面情況的形狀檢測也是片面的。
【發明內容】
[0005](一)解決的技術問題
[0006]針對現有技術的不足，本發明提供了一種農產品形狀檢測方法及裝置，能夠對農產品表面形狀進行檢測。
[0007](二)技術方案
[0008]為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現:
[0009]一種農產品形狀檢測方法，包括:
[0010]S1、保持線陣結構光光源A和面陣成像裝置B相對位置不變，獲取兩者之間的距離D1 ;確定基準面，并檢測線陣結構光光源A和基準面之間的垂直距離H1，并保持相對高度不變；
[0011]S2、使用面陣成像裝置采集線陣結構光在基準面上的投射線圖像，提取基準面投射線，并將所述基準面投射線進行細化，得到所述基準面投射線上各像素點的基準坐標信息；
[0012]S3、將被檢測農產品置于基準面上，面陣成像裝置采集線陣結構光在農產品上的投射線圖像，提取農產品投射線，并將所述農產品投射線進行細化，得到所述農產品投射線上各像素點的坐標信息；
[0013]S4、將所述農產品投射線上各像素點的坐標信息與其對應的所述基準面投射線上各像素點的基準坐標信息作差，得到農產品投射線上投射點E與其對應的基準面投射線上投射點J的像素偏離距離D2;
[0014]依據所述像素偏離距離D2并通過標定公式計算出E點與其對應的J點的距離D3,和J點與線陣結構光光源在基準面上垂足O點之間的距離D4,并依據D4和H1計算出線陣結構光光源A與J點的距離H2 ；
[0015]S5、依據D1' D3和H2計算農產品投射線上各像素點的高度h ；
[0016]S6、依據所述高度h，繪制出農產品表面的農產品投射線相對于基準面的高度圖，進而完成農產品投射線上的形狀檢測。
[0017]優選的，步驟S5后還包括步驟:
[0018]S7、在基準面上，使被檢測農產品相對與線陣結構光和面陣成像裝置運動；在農產品投射線與基準面投射線不重合時，重復執行步驟S2~S5，逐行采集并計算農產品表面各農產品投射線上各像素點的高度信息；在農產品投射線與基準面投射線重合時，停止采集;
[0019]S8、依據農產品表面上各像素點的高度信息，繪制出農產品表面相對于基準面的高度圖，進而完成農產品形狀的全面檢測。
[0020]優選的，其特征在于，步驟S4中計算D3和D4的表達式為:
[0021]
【權利要求】
1.一種農產品形狀檢測方法，其特征在于，包括: 51、保持線陣結構光光源A和面陣成像裝置B相對位置不變，獲取兩者之間的距離D1；確定基準面，并檢測線陣結構光光源A和基準面之間的垂直距離H1,并保持相對高度不變； 52、使用面陣成像裝置采集線陣結構光在基準面上的投射線圖像，提取基準面投射線，并將所述基準面投射線進行細化，得到所述基準面投射線上各像素點的基準坐標信息； 53、將被檢測農產品置于基準面上，面陣成像裝置采集線陣結構光在農產品上的投射線圖像，提取農產品投射線，并將所述農產品投射線進行細化，得到所述農產品投射線上各像素點的坐標信息； 54、將所述農產品投射線上各像素點的坐標信息與其對應的所述基準面投射線上各像素點的基準坐標信息作差，得到農產品投射線上投射點E與其對應的基準面投射線上投射點J的像素偏離距離D2; 依據所述像素偏離距離D2并通過標定公式計算出E點與其對應的J點的距離D3，和J點與線陣結構光光源在基準面上垂足O點之間的距離D4,并依據D4和H1計算出線陣結構光光源A與J點的距離仏； 55、依據DpD3和H2計算農產品投射線上各像素點的高度h ； 56、依據所述高度h，繪制出農產品表面的農產品投射線相對于基準面的高度圖，進而完成農產品投射線上的形狀檢測。
2.如權利要求1所述的農產品形狀檢測方法，其特征在于，步驟S5后還包括步驟: 57、在基準面上，使被檢測農產品相對與線陣結構光和面陣成像裝置運動；在農產品投射線與基準面投射線不重合時，重復執行步驟S2~S5，逐行采集并計算農產品表面各農產品投射線上各像素點的高度信息；在農產品投射線與基準面投射線重合時，停止采集； 58、依據農產品表面上各像素點的高度信息，繪制出農產品表面相對于基準面的高度圖，進而完成農產品形狀的全面檢測。
3.如權利要求1或2所述的農產品形狀檢測方法，其特征在于，步驟S4中計算D3和D4的表達式為:
4.如權利要求1或2所述的農產品形狀檢測方法，其特征在于，步驟S5中計算農產品投射線上各像素點的高度h表達式為:
5.一種農產品形狀檢測裝置，其特征在于，包括: 獲取模塊，用于保持線陣結構光光源A和面陣成像裝置B相對位置不變，獲取兩者之間的距離D1 ;確定基準面，并檢測線陣結構光光源A和基準面之間的垂直距離H1，并保持相對高度不變；使用面陣成像裝置采集線陣結構光在基準面上的投射線圖像，提取基準面投射線，并將所述基準面投射線進行細化，得到所述基準面投射線上各像素點的基準坐標信息；將被檢測農產品置于基準面上，面陣成像裝置采集線陣結構光在農產品上的投射線圖像，提取農產品投射線，并將所述農產品投射線進行細化，得到所述農產品投射線上各像素點的坐標信息； 第一計算模塊，用于將所述農產品投射線上各像素點的坐標信息與其對應的所述基準面投射線上各像素點的基準坐標信息作差，得到農產品投射線上投射點E與其對應的基準面投射線上投射點J的像素偏離距離D2; 依據所述像素偏離距離D2并通過標定公式計算出E點與其對應的J點的距離D3，和J點與線陣結構光光源在基準面上垂足O點之間的距離D4,并依據D4和H1計算出線陣結構光光源A與J點的距離仏； 依據Dp D3和H2計算農產品投射線上各像素點的高度h ； 第一繪制模塊，用于依據所述高度h，繪制出農產品表面的農產品投射線相對于基準面的高度圖，進而完成農產品投射線上的形狀檢測。
6.如權利要求5所述的農產品形狀檢測裝置，其特征在于，該裝置進一步包括: 第二計算模塊，用于在基準面上，使被檢測農產品相對與線陣結構光和面陣成像裝置運動；在農產品投射線與基準面投射線不重合時，重復執行獲取模塊和第一計算模塊，逐行采集并計算農產品表面各農產品投射線上各像素點的高度信息；在農產品投射線與基準面投射線重合時，停止采集； 第二繪制模塊，用于依據農產品表面各農產品投射線上各像素點的高度，繪制出農產品表面相對于基準面的高度圖，進而完成農產品形狀的全面檢測。
7.如權利要求5所述的農產品形狀檢測裝置，其特征在于， 第一計算模塊中計算D3和D4的表達式為:
8.如權利要求7所述的農產品形狀檢測裝置，其特征在于， 第一計算模塊中計算農產品投射線上各像素點的高度h表達式為:
【文檔編號】G01B11/24GK103697833SQ201310747003
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】黃文倩, 李江波, 張保華, 張馳, 王慶艷, 武繼濤, 樊書祥, 郭志明, 楊晶晶 申請人:北京農業智能裝備技術研究中心