【技術實現步驟摘要】
基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝
本專利技術屬于立體成像技術、機器視覺技術、機械設計技術、光學技術和自動控制技術在珍珠自動分級方面的應用，尤其適用于大規模養殖珍珠生產企業的珍珠自動分級。
技術介紹
珍珠在我國具有悠久的使用和培育歷史。到2005年，我國淡水珍珠的年產量更是達到1500噸左右，約占世界珍珠產量的95%以上。出口淡水珍珠40(Γ500噸，占國際市場淡水珍珠交易量的90%以上，海水珍珠年產量達到20噸，居世界首位。然而相對于我國如此大的珍珠產量，目前整個行業所采用的分級方法基本上仍停留在人工檢測的階段，企業需要安排大量的人員以肉眼觀察的方式對珍珠的等級進行分類。這種人工檢測的珍珠分級方法，由于珍珠體積小、數量多，分級工作負荷大、效率低，易疲勞，加上對于經驗有較高的要求，檢測結果易受人為因素影響，不但大大增加了珍珠生產企業的生產成本，也不利于實施準確有效和穩定的質量控制。因此，提高分級分選的效率，實現分級分選的自動化，對于珍珠的生產銷售是一件極其重要的事情。隨著養殖珍珠國家分級標準的出臺(GB/T 18781-2008)，新標準的出臺明確了養殖珍珠的定義、分類、質量因素及其級別標準等，使得對于出口產品實施分級檢驗制度成為可能，由此對于各珍珠生產和加工企業提出了新的要求。對珍珠進行準確快速的分級成為了珍珠生產企業工作重心之一。因此，對珍珠進行準確而快速的分級成為了珍珠生產企業的迫切需求。國家專利技術申請號200710066683. O公開了一種基于機器視覺的珍珠實時檢測和分級系統，運用機器視覺技術對順序自由下落的珍珠表面進行圖像采集...
【技術保護點】
一種基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于：包括用于對珍珠進行自動檢測和分類的流水線，用于拍攝被檢珍珠圖像的單目多視角機器視覺裝置和用于對被檢珍珠圖像進行圖像處理、檢測、識別、分類以及協調控制流水線上各動作機構的協調動作的微處理器，所述流水線包括用于將被檢珍珠從待測物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料輸入口的上料動作機構，用于將被檢珍珠提升到視覺檢測箱中進行視覺分析的送檢動作機構，用于將送檢動作機構的活動頂桿的翻板上的已檢珍珠落入分級輸入口的下料動作機構，用于將落入到分級輸入口的已檢珍珠根據分級判斷結果控制分級輸出口轉動到相對應的珍珠分級容器上方的分級動作機構和用于將在分級輸出口內的已檢珍珠收集到相對應的珍珠分級容器中的分級執行機構；所述的微處理器還包括：圖像讀取模塊，用于從所述的廣角攝像機讀取包含有從9個不同視角拍攝的被檢珍珠的圖像；圖像處理模塊，用于從一幅圖像中分割出9幅不同視角的珍珠圖像和將9幅不同視角的圖像背景中分割出珍珠圖像，并根據知識庫中保存的傳感器的標定結果對9幅不同視角的珍珠圖像進行透視投影轉換處理；傳感器標定模塊，用于對廣角攝像機的標定、魚眼鏡...
【技術特征摘要】
1.一種基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于包括用于對珍珠進行自動檢測和分類的流水線，用于拍攝被檢珍珠圖像的單目多視角機器視覺裝置和用于對被檢珍珠圖像進行圖像處理、檢測、識別、分類以及協調控制流水線上各動作機構的協調動作的微處理器，所述流水線包括用于將被檢珍珠從待測物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料輸入口的上料動作機構，用于將被檢珍珠提升到視覺檢測箱中進行視覺分析的送檢動作機構，用于將送檢動作機構的活動頂桿的翻板上的已檢珍珠落入分級輸入口的下料動作機構，用于將落入到分級輸入口的已檢珍珠根據分級判斷結果控制分級輸出口轉動到相對應的珍珠分級容器上方的分級動作機構和用于將在分級輸出口內的已檢珍珠收集到相對應的珍珠分級容器中的分級執行機構；所述的微處理器還包括 圖像讀取模塊，用于從所述的廣角攝像機讀取包含有從9個不同視角拍攝的被檢珍珠的圖像；圖像處理模塊，用于從一幅圖像中分割出9幅不同視角的珍珠圖像和將9幅不同視角的圖像背景中分割出珍珠圖像，并根據知識庫中保存的傳感器的標定結果對9幅不同視角的珍珠圖像進行透視投影轉換處理；傳感器標定模塊，用于對廣角攝像機的標定、魚眼鏡頭的畸變矯正以及透視投影變換，將標定廣角攝像機的內部參數以及透視投影變換的參數存儲到知識庫中；形狀大小識別模塊，用于根據國家標準對被檢珍珠進行大小和形狀的識別；結果輸出模塊，用于將被檢珍珠的大小和形狀的檢測結果進行匯總，一方面根據國家檢測標準自動生成一份檢測結果表，另一方面，將檢測結果的信息發送給流水線控制模塊，讓流水線控制模塊控制相應的分級控制模塊自動完成被檢珍珠的自動分級；人機交互模塊，用于在人工干預下完成檢測參數的設定和控制檢測結果的輸出。2.如權利要求I所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的視覺檢測箱由I個廣角攝像機和8個平面鏡所構成的單目多視角立體視覺裝置，通過一個廣角攝像機的一次成像來獲取從9個視角拍攝的珍珠表面圖像，所述的視覺檢測箱由廣角攝像機和2個平面鏡斗型腔組成；每個斗型腔由尺寸相同的等腰梯形平面鏡組成，上斗型腔呈上小下大，下斗型腔呈上大下小，上下斗型腔的大口徑處尺寸相同，在上下斗型腔的大口徑處將上下斗型腔合并為一整體，鏡面朝向腔體內側，且腔體的中軸線重合于攝像機的主光軸；廣角鏡頭由上斗型腔小口端探入腔體內，鏡頭入射光線由上斗型腔端口的直射光線和鏡面反射光線組成；通過腔體的直射光線投影在攝像機投影面的中央區域，被測珍珠通過活動支架被安置到中央區域，鏡面反射光線投射到攝像機投影面的周邊區域，且8個鏡面的投影區域各不相同；因此，該裝置拍攝的圖像包含被測珍珠的多個影像，且這些影像來自于9不同透視投影點；所述的視覺檢測箱一共有9個不同透視投影點，在攝像機中直接成像的為真實攝像機的透視投影點，所拍攝的圖像如附圖3中的視角O;其他8個均為由攝像機和反射鏡面所成像的為虛擬攝像機的透視投影點，所拍攝的圖像分別來自于視角廣視角8，所述的單目多視角立體視覺裝置具有嚴格一致的內部參數和顏色系統。3.如權利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的圖像處理模塊中，分割出珍珠圖像后，根據知識庫中保存的傳感器的標定結果對9幅不同視角的珍珠圖像進行透視投影轉換處理，得到9幅不同視角的分割后無崎變的珍珠圖像。4.如權利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的形狀大小識別模塊中，根據國家標準中將珍珠的外形分為正圓、圓、近圓、橢圓、扁平和異形6種類型；把最能反應其形狀的面稱為珍珠的特征面，通過特征面的識別，對珍珠按形狀進行分類；因此，首先是要確定特征面，一次成像過程中有9個不同視角的珍珠圖像，分別對9個不同視角獲得的珍珠圖像進行處理來確定那個面作為特征面； 針對一粒珍珠所拍攝的9幅圖像中，若存在尖頭這一特征形狀等，則判別為尖頭；若含有平頭這一特征形狀，則判別為平頭；若僅存在正圓、圓、近圓、橢圓等，則按照橢圓、近圓、圓、正圓的優先級順序進行判別歸類，最終實現珍珠形狀的判別分類； 根據上述處理中提取的珍珠圖像進行邊緣化處理，提取珍珠邊緣計算并得到目標邊緣的形心，以便后續的極坐標變換； 這里用傅立葉級數的系數來對珍珠的形狀進行描述；首先將珍珠輪廓圖映射到極坐標 系中，并求半徑序列r(k)，{k= 1，2，…，360}，由于珍珠的大小不一，使得傅里葉變換得到F(h)不具有可比性；因此，接著需要將其歸一化半徑為I的標準圓，歸一化公式如公式(I)所示，rq (k) = r (k) /rmax (I) 式中，rq(k)為歸一化的半徑，r (k)為半徑序列，rmax為最大的半徑； 歸一化后的半徑，珍珠無論其大小都可以進行比較，然后用公式(2)對歸一化后的半徑rq(k)做離散傅里葉變換， F{h) = Yj r.. (/ 'K, 2 7S;A = O' 1,2' …(2 ) k 二I 式中，％ (k)為歸一化的半徑，F (h)為歸一化的半徑:Tq (k)的傅里葉變換； 由于F(h)是對稱的，因此計算其前η / 2個值；采用前8個F(h)來代表珍珠形狀的主要信息，對珍珠形狀進行模式識別； 進一步，對正圓、圓、近圓、橢圓、平頭和尖頭的6種不同形狀類型的各10個珍珠樣品拍攝圖像并經過一系列圖像預處理，由微處理器分別計算每種樣品的前8個F(h)值，再取各自的平均值作為珍珠樣品的特征參數； 對于一粒待形狀分類的珍珠，其F(h)隸屬于種類W的F(h)的隸屬度ywn用公式(3)進行計算，—_I__(3)^ l + \F(h)-F(h)\F(h) 式中，F(h)為每種樣品的歸一化的半徑rq(k)的傅里葉變換值，F(A)為待形狀分類的珍珠的歸一化的半徑rq(k)的傅里葉變換值，μ wn為待形狀分類的珍珠隸屬于某種類W的F(h)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：湯一平，劉康，夏少杰，周靜愷，林璐璐，徐海濤，嚴杭晨，黃磊磊，馬寶慶，俞立，馮亦軍，陳新峰，朱治亮，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。