基于多特征融合的馬鈴薯高速無損分級(jí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種馬鈴馨無損分煉方法及系統(tǒng)，具體是一種基于多特征融合的馬鈴 馨無損分級(jí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 馬鈴馨是世界上僅次于小麥、水稻、玉米的第四大糧食作物，同時(shí)也是世界上重要 的蔬菜及經(jīng)濟(jì)作物，栽培范圍遍布全球。目前，我國(guó)馬鈴馨種植面積和總產(chǎn)量均居世界首 位。但是由于大小不一、崎形、機(jī)械損傷、發(fā)芽等因素影響，馬鈴馨質(zhì)量參差不齊，加工利用 率和增值率都非常低，大部分應(yīng)用局限在簡(jiǎn)單食用、加工成飼料等，該不僅影響其整體經(jīng)濟(jì) 價(jià)值的發(fā)揮，也制約了馬鈴馨加工的機(jī)械化和自動(dòng)化。
[0003] 隨著馬鈴馨加工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)馬鈴馨加工原料尤其是高品質(zhì)加工專用馨的原 料需求在不斷上升，亟待提高馬鈴馨分級(jí)檢測(cè)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平。目前，馬鈴馨分級(jí)系統(tǒng)有 顏色分選機(jī)，它利用光電技術(shù)原理依據(jù)馬鈴馨色澤進(jìn)行分級(jí)；大小分級(jí)機(jī)，其利用光滾杠間 隙分級(jí)原理對(duì)馬鈴馨大小進(jìn)行分級(jí)，該些分煉系統(tǒng)和裝置無法滿足對(duì)馬鈴馨內(nèi)外部多項(xiàng)品 質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)的需求。
[0004] 隨著機(jī)器視覺技術(shù)和高光譜技術(shù)的不斷發(fā)展，無損檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中具有 越來越廣泛的應(yīng)用，與人工方式相比，具有可重復(fù)性強(qiáng)、高效率、高精度的優(yōu)點(diǎn)；與機(jī)械分級(jí) 相比，其功能更加強(qiáng)大，能檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)外缺陷、色澤和形狀等性狀。其中，機(jī)器視覺技術(shù)和 近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，國(guó)內(nèi)外學(xué)者自上世紀(jì)就已經(jīng)開始了兩種技術(shù)在水果、肉類、 蔬菜等方面的內(nèi)外部品質(zhì)研究。
[0005] 在馬鈴馨無損檢測(cè)方面，從上世紀(jì)90年代至今，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后開展了基于機(jī)器 視覺技術(shù)的馬鈴馨外部品質(zhì)無損檢測(cè)與分級(jí)方法的理論研究和基于近紅外光譜的馬鈴馨 黑屯、、空屯、等內(nèi)部品質(zhì)的理論研究。結(jié)果表明機(jī)器視覺技術(shù)能很好地檢測(cè)馬鈴馨的外部品 質(zhì)，但是無法獲取反映其內(nèi)部品質(zhì)的有效信息；近紅外光譜可W很好地表征馬鈴馨的內(nèi)部 品質(zhì)信息，但是在外部品質(zhì)特征的描述上，顯得無能為力；單一的檢測(cè)技術(shù)往往不能同時(shí)描 述農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)外部品質(zhì)信息的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將多源信息融合技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)外部品 質(zhì)檢測(cè)，取得了一定的理論成果，但一直沒有相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)。綜合馬鈴馨內(nèi)外部特征，如 大小、崎形、機(jī)械損傷、綠皮、發(fā)芽、黑屯、、空屯、等品質(zhì)信息的高速馬鈴馨無損分煉系統(tǒng)裝置， 將有效提高馬鈴馨無損分煉檢測(cè)效率，提高馬鈴馨無損檢測(cè)的全面性、可靠性和靈敏度，促 進(jìn)馬鈴馨深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有馬鈴馨無損分煉技術(shù)中存在的不足，提供一種基于多特征融合的 馬鈴馨內(nèi)外部品質(zhì)高速無損檢測(cè)分級(jí)方法與實(shí)時(shí)分煉系統(tǒng)。提高馬鈴馨無損檢測(cè)的全面 性、可靠性和靈敏度，提高馬鈴馨分煉效率。
[0007] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種基于多特征融合的馬鈴馨內(nèi)外部品質(zhì)高速無損 檢測(cè)分級(jí)方法，所述檢測(cè)分級(jí)方法包括如下步驟：
[000引第一步：設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；上位機(jī)連接工業(yè)智能相機(jī)，相機(jī)采集可見光圖像，傳送至 上位機(jī)處理；對(duì)采集的馬鈴馨可見光圖像采用濾波、色調(diào)維分割等方法進(jìn)行預(yù)處理，而后求 解分割出的馬鈴馨圖像區(qū)域面積和質(zhì)屯、；采用核主成分分析法提取馬鈴馨崎形（機(jī)械損 傷）、發(fā)芽、黑屯、、合格特征。
[0009] 第二步：工業(yè)CCD相機(jī)采集近紅外光譜圖像，對(duì)近紅外光譜圖像進(jìn)行消噪等預(yù)處 理，提取光譜特征參數(shù)，包括馬鈴馨崎形（機(jī)械損傷）、發(fā)芽、黑屯、、合格特征參量。
[0010] 第=步：采用最小二乘支持向量機(jī)馬鈴馨無損檢測(cè)分級(jí)模型，采用徑向基函數(shù) RBF核函數(shù)，參數(shù)尋優(yōu)采用禪合模擬退火方法。完成最小二乘支持向量機(jī)的離線訓(xùn)練和在線 分類。
[0011] 第四步；依據(jù)第=步中的分煉結(jié)果，控制下位機(jī)及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成馬鈴馨 分撿。
[0012] 本發(fā)明有益效果；針對(duì)單一的無損檢測(cè)技術(shù)無法滿足農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)外部品質(zhì)同時(shí)檢測(cè) 的要求，本發(fā)明綜合機(jī)器視覺和近紅外光譜信息源在馬鈴馨內(nèi)外部品質(zhì)中檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，提 供一種同時(shí)檢測(cè)馬鈴馨內(nèi)外部品質(zhì)的方法和實(shí)時(shí)分煉系統(tǒng)。首先通過工業(yè)智能相機(jī)采集馬 鈴馨機(jī)器視覺和近紅外光譜圖像，分別對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，并提取可見光圖像中馬鈴馨區(qū) 域面積和質(zhì)屯、。利用核主成分分析法提取崎形（機(jī)械損傷）、發(fā)芽、黑屯、、合格特征參量，而 后采用最小二乘支持向量機(jī)無損檢測(cè)分級(jí)模型，核函數(shù)采用徑向基函數(shù)RBF核，參數(shù)尋優(yōu) 采用禪合模擬退火結(jié)合參數(shù)尋優(yōu)的方法，對(duì)馬鈴馨實(shí)現(xiàn)離線訓(xùn)練和在線分類。依據(jù)馬鈴馨 的分類結(jié)果，馬鈴馨區(qū)域面積和質(zhì)屯、坐標(biāo)特征信息，上位機(jī)與下位機(jī)協(xié)同控制相應(yīng)步進(jìn)電 機(jī)W正比于區(qū)域面積的速度驅(qū)動(dòng)相應(yīng)智能分煉板執(zhí)行分煉動(dòng)作，完成分煉。該分煉方法和 系統(tǒng)可有效提高馬鈴馨無損分煉效率，提高馬鈴馨無損檢測(cè)的全面性、可靠性和靈敏度，促 進(jìn)馬鈴馨深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的工作流程圖。
[0015] 圖3為可見光圖像處理流程。
[0016] 圖4為近紅外光譜圖像處理流程。
[0017] 圖1中編號(hào)1是上位機(jī)及軟件，編號(hào)2是下位機(jī)，編號(hào)3是工業(yè)智能相機(jī)（可同時(shí) 采集可見光圖像和近紅外光譜圖像），編號(hào)4是環(huán)形光源，編號(hào)5是智能分煉板，編號(hào)6是步 進(jìn)電機(jī)，編號(hào)7是傳送帶，編號(hào)8是馬鈴馨。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面是具體實(shí)施過程，參照附 圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019] 本發(fā)明的基本思路是：針對(duì)單一的無損檢測(cè)技術(shù)無法滿足農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)外部品質(zhì)同時(shí) 檢測(cè)的要求，本發(fā)明綜合機(jī)器視覺和近紅外光譜信息源在馬鈴馨外、內(nèi)部品質(zhì)中檢測(cè)的優(yōu) 點(diǎn)，提供一種同時(shí)檢測(cè)馬鈴馨內(nèi)外部品質(zhì)的方法和和實(shí)現(xiàn)分煉的系統(tǒng)。如圖1所示，工業(yè)智 能相機(jī)3可同時(shí)采集馬鈴馨可見光圖像和近紅外光譜圖像，通過工業(yè)W太網(wǎng)傳送至上位機(jī) 1，上位機(jī)分別對(duì)可見光和近紅外光譜圖像進(jìn)行預(yù)處理，并提取可見光圖像中馬鈴馨區(qū)域面 積和質(zhì)屯、，