基于图像处理的马铃薯外部缺陷检测方法研究

摘要

目前，国内针对马铃薯外部缺陷检测研究大多基于静态分析，无法满足实际生产在线检测的需求。而进口马铃薯在线检测设备成本较高，以我国现有国情无法普及应用。鉴于上述情况，本文设计了马铃薯动态图像信息采集系统，研究利用图像处理技术检测马铃薯外部缺陷。主要内容如下:
　　1.传送装置设计
　　设计具有高度差的两个带传动装置传送马铃薯，实现运动中的马铃薯图像采集;并对关键部件进行了力学分析，验证了装置的可靠性。
　　2.马铃薯动态图像自动采集系统
　　设计马铃薯动态图像采集系统，该系统由单片机、红外传感器、CCD摄像机、传动机构等组成。在两个带传动的高度差位置安装一对摄像机，马铃薯下落过程中利用单片机控制红外传感器、CCD摄像机，进行图像自动采集。
　　3.基于图像处理的马铃薯外部缺陷检测方法研究
　　针对马铃薯暗色缺陷部分即虫咬、腐烂、裂沟、有较大剖面的机械损伤、干腐等，提出固定灰度阈值截留法对其进行缺陷分割，并结合形态学法减少检测误差。
　　针对绿皮和发芽马铃薯缺陷与正常薯皮颜色的特点，提出利用欧氏距离对缺陷颜色设定阈值进行检测。
　　针对马铃薯机械损伤缺陷细长的特点，提出利用Hough变换中的参数累加器对带有机械损伤部位进行快速检测。
　　以上三种检测方法，对马铃薯有、无缺陷的检测准确率分别达到97.5％、90％，可基本满足实际检测的要求。
　　4.软件设计及试验
　　利用Matlab7.0软件对马铃薯图像进行处理，实现对其外部缺陷的检测。在试验的基础上，进一步对机械传动系统进行优化，提高马铃薯缺陷检测的准确率。
　　本文设计的马铃薯缺陷检测系统，集马铃薯传送、图像自动采集、图像处理于一体，能针对不同缺陷的马铃薯图像特征应用相应的检测方法，检测精度基本满足在线检测的要求。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的和意义

1．1．1 我国马铃薯生产现状

1．1．2 农产品无损检测方法

1．1．3 马铃薯无损检测目的和意义

1．2 机器视觉技术研究现状

1．2．1 机器视觉概述

1．2．2 机器视觉技术在农产品中的应用

1．3 农产品无损检测的研究现状

1．3．1 无损检测技术在不同农产品的品质检测中的应用

1．3．2 农产品自动化检测的研究现状

1．4 马铃薯外部品质检测存在的主要问题

1．4．1 马铃薯外部缺陷检测存在的问题

1．4．2 马铃薯自动化检测存在的问题

1．5 研究内容和技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

2 马铃薯缺陷检测系统设计

2．1 传送装置

2．1．1 主支架

2．1．2 从支架

2．1．3 装配图

2．2 动态图像自动采集系统

2．2．1 图像采集控制系统的设计

2．2．2 摄像机与计算机

2．2．3 单片机选取

2．3 马铃薯缺陷检测系统软件设计

2．3．1 编辑环境简介

2．3．2 图像实时采集模块

2．3．3 图像处理模块

3 马铃薯图像预处理

3．1 试验材料

3．2 图像获取装置及方法

3．3 图像预处理

3．3．1 灰度化

3．3．2 中值滤波

3．3．3 图像分割

3．4 本章小结

4 马铃薯外部缺陷检测

4．1 引言

4．2 颜色特征提取

4．3 常见的几种颜色模型

4．3．1 RGB颜色模型

4．3．2 HSI颜色模型

4．3．3 RGB与HSI之间的转化

4．4 缺陷检测

4．4．1 固定灰度阈值截留法结合形态学处理检测

4．4．2 基于欧氏距离对绿皮和发芽马铃薯缺陷检测

4．4．3 基于Hough变换的机械损伤检测

4．5 检测结果

4．6 本章小结

5 试验结果与分析

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介