一種基于計算機視覺的雷筍圖像的切割方法技術

本發明專利技術公開一種基于計算機視覺的雷筍圖像的切割方法，將雷筍水平擺放在漫反射光箱中采集體表原始圖像，將圖像分解為R，G，B通道下圖像，提取出目標圖像，在目標圖像的B通道中分割出前段和后段部分；將垂直橫坐標值是中值且水平縱坐標值是最大值的點作為尖端頂點，對目標圖像作最小外接矩形，位于最小外接矩形的水平縱向中心線上且最靠近后段尾端點是節點，連接尖端頂點和節點作為方向線；分別作出前段、后段部分的最小外接矩形，將兩最小外接矩形分別和方向線做交集得到前、后段線段；取前段線段的水平縱坐標最小值點作為前段切割點，取后段線段的水平縱坐標最大值點作為后段切割點；能提高切割效率和機械化程度，適用于雷筍自動機械切割。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種針對竹筍圖像的的切割方法，特別是一種針對雷筍的基于計算機視覺技術的切割方法。
技術介紹
竹筍含有人體所必需的氨基酸，以及各種微量元素和纖維素，是一種低糖、低脂、高蛋白、高纖維的綠色保健食品。竹筍中的雷筍既可鮮食，也可加工成筍干、調味筍、水煮筍等食用產品。雷筍的加工包括剝殼、切割、切絲、裝罐(袋)等環節，在雷筍加工中，存在加工專業裝備缺乏或效能不高、機械化程度低的問題，使得雷筍加工各環節大都用手工操作，勞動生產率低，成本高而且易造成污染，影響產品質量。所以研究高效率的雷筍加工方法，提高加工的機械化程度，是雷筍加工中急需解決的問題，
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，使用本專利技術方法可以將嫩度不同的筍段切開，能提高雷筍機械切割質量。本專利技術基于計算機視覺的雷筍圖像的切割方法采用的技術方案包括如下步驟 (1)將一個雷筍樣本人工去皮，水平擺放在漫反射光箱中采集體表原始圖像，對原始圖像進行預處理； (2)將預處理后的圖像分解為R，G，B三個通道下的圖像，選取R通道圖像提取出目標圖像，將目標圖像再分解為R，G，B三個通道下的圖像，在目標圖像的B通道圖像中分割出雷筍的前段部分和后段部分； (3)將雷筍的垂直橫坐標值是中值且水平縱坐標值是最大值的點作為前段尖端頂點(XI，Y1)，對目標圖像作最小外接矩形，位于最小外接矩形的水平縱向中心線上且最靠近后段尾端點是節點(X2，Y2)，連接尖端頂點(XI，Yl)和節點(X2，Y2)的直線作為方向線A ； (4)分別作出前段部分的最小外接矩形和后段部分的最小外接矩形，將這兩段的最小外接矩形分別和方向線A做交集，得到前段線段E和后段線段D ； (5)取前段線段E的水平縱坐標最小值點作為前段切割點C(X4，Y4)，取后段線段D的水平縱坐標最大值點作為后段切割點B (X3，Y3)，對雷筍切割。本專利技術利用計算機視覺技術，根據雷筍的顏色特征，確定合適的切割位置，將嫩度不同的筍段切開，為雷筍實現工業機械切割提供一種簡便方法，能夠減少人工勞動強度，具有高效、準確、勞動成本低等特點，能提高切割效率和機械化程度，適用于雷筍的自動機械切割。附圖說明圖I 一個雷筍樣本的灰度圖像 圖2是雷筍樣本在B通道下的反色圖像圖； 圖3是雷筍樣本分割后的前段和后段部分 圖4是雷筍樣本的方向線示意 圖5是圖4中方向線上的兩條交集線段及切割點示意圖。具體實施例方式將一個雷筍樣本人工去皮，迅速在漫反射光箱中，采集雷筍體表原始圖像，在漫反射光箱中，將筍水平擺放，尖端在圖像右側，尾端在圖像左側，或者180°旋轉；相機位于筍正上方的適當距離完成拍攝，采集的灰度圖像如圖I所示。完成圖像采集后，對原始圖像進行中值濾波等預處理，去除噪音。將預處理后的彩色圖像分解為R、G，、B三個通道下的圖像，選取其R通道圖像，對其進行閾值分割，提取出目標圖像即整個雷筍的圖像，即去除背景后筍的圖像，完成目標圖像的提取。將目標圖像再分解為R，G, B三個通道下的圖像，在其B通道圖像中，使用閾值分割等算法分割出雷筍的前段和后段部分。目標圖像在B通道下，筍體表顏色呈現出以下規律筍體的前段顏色偏亮，中段顏色偏暗，后段顏色也偏亮。為方便觀察，將目標圖像在B通道下的圖像取反色，即前段和后段偏暗，中段偏亮，取反色后的圖像如圖2所示。在B通道下，根據顏色的變化規律，使用閾值分割方法以及開、閉運算等算法實現分割，得到雷筍樣本的前段和后段部分，前段和后段部分的圖像如圖3所示。如圖4所示，對目標圖像按照從左到右，從上到下的順序逐行掃描，根據圖形學和幾何學找到雷筍的方向線。先找到筍的前段尖端點，即在圖像中縱坐標最大的點(位于圖4中最右側的點)，由于這樣的點不止一個，所以選擇其中橫坐標值是中值的點作為尖端頂點(XLYl)0再做出目標圖像的最小外接矩形，取位于最小外接矩形的縱向中心線上且最靠近筍后段尾端的一個節點(X2，Y2)，最后連接尖端頂點(XI，Yl)和節點(X2，Y2)這兩點，之間的連線就是方向線A。方向線A作為切割雷筍的測量參考線，通過方向線A可以測量雷筍的長度，便于按長度分級，在方向線A上找到合適的切割點，并根據幾何學計算出切割點坐標，便于實現機械切割。分別做出圖3中前段部分的最小外接矩形和后段部分的最小外接矩形，這兩段的最小外接矩形分別和方向線A做交集，得到如圖5所示的兩條線段D、E，取前段線段E的縱坐標最小值點(即圖5中前段線段E最左邊端點)作為前段切割點C (X4，Y4)，取后段線段D的縱坐標最大值點(即圖5中后段線段D的最右邊端點)作為后段切割點B (X3，Y3)。這樣，可將筍切割成不同嫩度的筍段。 本專利技術包括三段和兩段切割。三段切割是指實現將筍切成前、中、后三段，兩段切割指將筍切割成前、中兩段或者中、后兩段。采用本專利技術方法對雷筍進行試驗，實現切割的筍占92%。針對每根筍，同時進行質構試驗在距筍尖端一定距離的位置，在筍縱向軸向取三個點分別測量穿刺硬度，三個點的硬度均值作為這一距離的穿刺硬度值，得到筍的嫩度指標。通過以下表I的穿刺硬度實驗數據可知，雷筍從尖端到尾端，穿刺硬度數據逐漸變大，質地從嫩逐漸變老。本專利技術方法切割出的三個筍段，從前段到后段，嫩度逐漸變小，實現了按筍的嫩度切割筍段的目的。表I中的相對距離是指距尖端距離和筍長度的比值。表I 穿刺硬度數據雨尖端距離/cm I相對距離I穿刺硬度(平均值)/N8. 2_0. 3992 13. 783_10.80~5257 17~577712. 50~6085 19~47914. 50~7058 20~191716.6|o. 8081 \2l. 030權利要求1.，其特征在于包括以下步驟 (1)將一個雷筍樣本人工去皮，水平擺放在漫反射光箱中采集體表原始圖像，對原始圖像進行預處理； (2)將預處理后的圖像分解為R，G，B三個通道下的圖像，選取R通道圖像提取出目標圖像，將目標圖像再分解為R，G，B三個通道下的圖像，在目標圖像的B通道圖像中分割出雷筍的前段部分和后段部分； (3)將雷筍的垂直橫坐標值是中值且水平縱坐標值是最大值的點作為前段尖端頂點(XI，Y1)，對目標圖像作最小外接矩形，位于最小外接矩形的水平縱向中心線上且最靠近后段尾端點是節點(X2，Y2)，連接尖端頂點(XI，Yl)和節點(X2，Y2)的直線作為方向線A ； (4)分別作出前段部分的最小外接矩形和后段部分的最小外接矩形，將這兩段的最小外接矩形分別和方向線A做交集，得到前段線段E和后段線段D ； (5)取前段線段E的水平縱坐標最小值點作為前段切割點C(X4，Y4)，取后段線段D的水平縱坐標最大值點作為后段切割點B (Χ3，Υ3)，對雷筍切割。2.根據權利要求I所述，其特征在于步驟(2)中，在目標圖像的B通道圖像中，取前段部分和后段部分偏暗色、中段部分偏亮色。全文摘要本專利技術公開，將雷筍水平擺放在漫反射光箱中采集體表原始圖像，將圖像分解為R，G，B通道下圖像，提取出目標圖像，在目標圖像的B通道中分割出前段和后段部分；將垂直橫坐標值是中值且水平縱坐標值是最大值的點作為尖端頂點，對目標圖像作最小外接矩形，位于最小外接矩形的水平縱向中心線上且最靠近后段尾端點是節點，連接尖端頂點和節點作為方向線；分別作出前段、后段部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于計算機視覺的雷筍圖像的切割方法，其特征在于包括以下步驟：（1）將一個雷筍樣本人工去皮，水平擺放在漫反射光箱中采集體表原始圖像，對原始圖像進行預處理；（2）將預處理后的圖像分解為R，G，B三個通道下的圖像，選取R通道圖像提取出目標圖像，將目標圖像再分解為R，G，?B三個通道下的圖像，在目標圖像的B通道圖像中分割出雷筍的前段部分和后段部分；（3）將雷筍的垂直橫坐標值是中值且水平縱坐標值是最大值的點作為前段尖端頂點（X1，Y1），對目標圖像作最小外接矩形，位于最小外接矩形的水平縱向中心線上且最靠近后段尾端點是節點（X2，Y2），連接尖端頂點（X1，Y1）和節點（X2，Y2）的直線作為方向線A；（4）分別作出前段部分的最小外接矩形和后段部分的最小外接矩形，將這兩段的最小外接矩形分別和方向線A做交集，得到前段線段E和后段線段D；（5）取前段線段E的水平縱坐標最小值點作為前段切割點C（X4，Y4），取后段線段D的水平縱坐標最大值點作為后段切割點B（X3，Y3），對雷筍切割。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃星奕，王允祥，徐富斌，周存山，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：