專利名稱：基于圖像視覺識別的羅漢果分選方法及其分選機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及果品分類方法及其分類機(jī)，具體為一種基于圖像視覺識別的羅漢果分選識別方法及其分選機(jī)，對羅漢果等級和是否壞果進(jìn)行識別和分選。
背景技術(shù)：
廣西著名特產(chǎn)羅漢果是葫蘆科羅漢果屬植物的成熟果實，產(chǎn)量大，資源豐富，主產(chǎn)于廣西永福、臨桂和龍勝等縣，是我國傳統(tǒng)出口商品之一，在港澳地區(qū)、東南亞和歐美國家久負(fù)盛名，頗受歡迎。羅漢果在廣西民間的藥用歷史已有300多年，羅漢果為衛(wèi)生部首批公布的藥食兩用名貴中藥材，具有很高的藥用價值，對人們的身體具有很好的功效，很多人意識到羅漢果的好處而紛紛購買，每年羅漢果的銷量都非常大。 目前，主要的羅漢果交易方式是依照大小等級交易，主要分為特大果、大果、中果、小果、外果五個等級，不同等級的羅漢果價格會不一樣。此時市場上急需一種能夠快速的將羅漢果進(jìn)行分類的機(jī)器。為了能夠?qū)崿F(xiàn)將羅漢果快速分類，提高羅漢果的生產(chǎn)效率，羅漢果分類機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。目前的羅漢果分類方法主要是利用測果盤或者直接人工識別進(jìn)行分類，完全由機(jī)器進(jìn)行自動分類的幾乎沒有。該類方法對人的經(jīng)驗依賴非常大，最主要的缺點就是效率低，所用的勞動力大，無法適應(yīng)現(xiàn)在市場的需要，有時還會產(chǎn)生誤判而放錯等。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)在市場上對羅漢果分類機(jī)的需求，本發(fā)明目的在于提出一種能夠自動識別羅漢果大小并進(jìn)行分類的基于圖像視覺識別的羅漢果分選識別方法及其分選機(jī)。能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的基于圖像視覺識別的羅漢果分選識別方法，所不同的是是在羅漢果輸送過程中設(shè)置識別機(jī)構(gòu)和分類機(jī)構(gòu)，所述識別機(jī)構(gòu)采取圖像視覺識別技術(shù)，對羅漢果進(jìn)行測量計算，并通過內(nèi)部控制器進(jìn)行分類，控制器操縱分類機(jī)構(gòu)將羅漢果分類選出。所述圖像視覺識別和分類技術(shù)是通過兩個攝像頭對羅漢果進(jìn)行拍照，控制器將拍到的圖像進(jìn)行處理后，測量出羅漢果的直徑和長度，并根據(jù)等級分類尺寸中設(shè)定的羅漢果直徑和長度尺寸值與測量得到的直徑和長度值進(jìn)行比較，從而判別羅漢果的分類等級。所述測量羅漢果直徑和長度的手段為對兩幅圖片中的羅漢果進(jìn)行邊緣提取，得到羅漢果的外形輪廓曲線；建立一個直角坐標(biāo)，將羅漢果的輪廓曲線放置到直角坐標(biāo)系中，計算輪廓上各點的坐標(biāo)值，利用羅漢果外形近似對稱的特點，計算出羅漢果外形輪廓的幾何中心位置，然后在幾何中心點上建立兩個相互垂直的直線I和d，兩條直線以羅漢果外形輪廓為端點，以羅漢果輪廓幾何中心為軸心旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)過程中分別計算出I的最大值和d的最小值，即可測量出羅漢果的直徑和長度。所述分類機(jī)構(gòu)采用由分類電機(jī)帶動分類板作正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的方式，將選定類別的羅漢果從傳送路徑中推出，分類電機(jī)的動作受控于控制器。
建立在羅漢果分選識別方法基礎(chǔ)上的基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，包括由給料機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、識別機(jī)構(gòu)和分類機(jī)構(gòu)構(gòu)成的單臺機(jī)，所不同的是所述運(yùn)輸機(jī)構(gòu)為水平輸送羅漢果的傳送帶，所述給料機(jī)構(gòu)設(shè)于傳送帶的輸入端，所述識別機(jī)構(gòu)設(shè)于傳送帶輸送路徑上，所述分類機(jī)構(gòu)設(shè)于傳送帶輸出端與識別機(jī)構(gòu)之間的傳送帶輸送路徑上。所述分類機(jī)構(gòu)包括設(shè)于傳送帶上方由分類電機(jī)帶動正向、反向轉(zhuǎn)動將羅漢果從傳送帶兩側(cè)推出的分類板；所述識別機(jī)構(gòu)包括對傳送帶上羅漢果進(jìn)行拍照而獲得圖像信號的攝像頭和接收并對圖像信號進(jìn)行分析處理并控制分類電機(jī)動作的控制器，所述控制器包括中央處理器、I/o輸入輸出模塊、圖像采集A/D模塊和接近開關(guān)，所述接近開關(guān)對應(yīng)于分類板設(shè)置；所述傳送帶輸出端、對應(yīng)于分類板的傳送帶兩側(cè)為不同類型羅漢果的分選出口。所述分類機(jī)構(gòu)于一處設(shè)置，對應(yīng)的分選出口為三處，三處分選出口將羅漢果分成大果、中果、小果三種類型，各分選出口處設(shè)置分類導(dǎo)槽。如要擴(kuò)大分選類型，則所述分類機(jī)構(gòu)于前、后兩處設(shè)置，對應(yīng)的分選出口為五處，五處分選出口將羅漢果分成特大果、大果、中果、小果、外果五種類型，各分選出口處設(shè)置分 類導(dǎo)槽。為防止羅漢果在傳輸過程中跌落，對應(yīng)于各分選出口設(shè)置沒有羅漢果推出時自動關(guān)閉的分類門，所述分類門通過扭簧安裝于門柱上。當(dāng)分類板撥動羅漢果所產(chǎn)生的推力將門打開時，羅漢果從該門推出進(jìn)入分類導(dǎo)槽，羅漢果被推出至分類導(dǎo)槽后，扭簧將門自動關(guān)閉。所述識別機(jī)構(gòu)與給料機(jī)構(gòu)之間的傳送帶兩側(cè)設(shè)有根據(jù)羅漢果大小調(diào)節(jié)寬度的擋板，所述擋板上安裝有啟動攝像頭和控制器的光電開關(guān)。還設(shè)有檢測分類板轉(zhuǎn)至水平時停止分類電機(jī)轉(zhuǎn)動的霍爾開關(guān)，分類板每轉(zhuǎn)動180度后，接近霍爾開關(guān)后，將產(chǎn)生一個信號觸發(fā)控制器停止電機(jī)轉(zhuǎn)動，并對相應(yīng)出口的羅漢果個數(shù)進(jìn)行計數(shù)。為進(jìn)一步提高分選效率，可將所述單臺機(jī)并聯(lián)成多臺機(jī)使用，并設(shè)置多條收集不同類型羅漢果的輸送槽，同類型輸送槽的位置對應(yīng)于各單臺機(jī)的同類型分選出口的分類導(dǎo)槽。本發(fā)明的優(yōu)點在于I、本發(fā)明能夠獨立完成分類工作，不需人們的干預(yù)，大大減輕了人們的勞動力。2、本發(fā)明采用圖像識別技術(shù)對羅漢果進(jìn)行等級識別和是否壞果識別，準(zhǔn)確度高，識別速度快。3、本發(fā)明不但可以單臺機(jī)工作而且可以多臺機(jī)一起工作，大大提高了工作效率。4、本發(fā)明配備有獨立電源，即使停電后機(jī)器還可以繼續(xù)工作幾小時，避免了停電后工作無法進(jìn)行的缺點，這也會提高羅漢果分類的效率。5、本發(fā)明具有占地面積小，分類準(zhǔn)確，能夠識別大小等級和是否壞果，減輕勞動力，工作效率高的特點。


圖I為本發(fā)明一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I實施方式的俯視圖。
圖3為圖I實施方式的側(cè)視圖。圖號標(biāo)識I、機(jī)架；2、傳送帶；3、分類電機(jī)；4、分類板；5、接近開關(guān)；6、分選出口 ；
7、分類門；8、擋板；9、光電開關(guān)；10、霍爾開關(guān)；11、漏斗；12、電源箱；13、識別機(jī)構(gòu)；14、傳送帶電機(jī)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明本發(fā)明基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)包括由給料 機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、識別機(jī)構(gòu)13和分類機(jī)構(gòu)構(gòu)成的單臺機(jī)，所述運(yùn)輸機(jī)構(gòu)(由傳送帶電機(jī)14驅(qū)動的傳送帶2)設(shè)于角鋼做成的機(jī)架I上，機(jī)架I下方設(shè)置電源箱12 (電源箱12內(nèi)部分成兩部分，一部分安裝控制電機(jī)的電路板，一部分安裝獨立電源)，所述給料機(jī)構(gòu)(漏斗11)設(shè)于傳送帶2右邊輸入端，所述識別機(jī)構(gòu)13設(shè)于傳送帶2中間的傳送路徑上方，所述分類機(jī)構(gòu)于傳送帶2左邊輸出端與識別機(jī)構(gòu)13之間前、后設(shè)于傳送帶2的傳送路徑上方，如圖I所示。所述分類機(jī)構(gòu)包括分類電機(jī)3和分類板4，所述分類電機(jī)3由橫跨于傳送帶2兩側(cè)的支撐板2安裝于傳送帶2上方，所述分類板4通過聯(lián)軸器安裝在分類電機(jī)3的水平轉(zhuǎn)軸上，通過分類電機(jī)3帶動分類板4正向、反向旋轉(zhuǎn)將羅漢果推出傳送帶2兩側(cè)而進(jìn)行分類；前、后位的分類板4兩側(cè)和傳送帶2左邊輸出端共五處為羅漢果分選出口 6，可分別對應(yīng)于特大果、大果、中果、小果、外果五種情況分類，各分選出口 6處接分類導(dǎo)槽；前、后位的分類板4兩側(cè)的四個分選出口 6設(shè)置分類門7，所述分類門7通過扭簧安裝于門柱上，門柱豎立于機(jī)架I上，分類門7可以繞門柱進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在沒有羅漢果推出時分類門7是常閉的，羅漢果從分類門7被推出去時，分類門7被打開，之后分類門7會自動關(guān)上，避免其他等級的羅漢果從此口出去；所述分類電機(jī)3旁安裝霍爾開關(guān)10，霍爾開關(guān)10安裝高度與分類板4等高，霍爾開關(guān)10用于控制分類板4每旋轉(zhuǎn)至水平后停止，如圖I、圖2、圖3所示。所述識別機(jī)構(gòu)13的主體是一個門框式的識別箱體，識別箱體橫跨在傳送帶2的兩側(cè)并安裝于機(jī)架I上，所述識別箱體內(nèi)在垂直方向和水平方向分別安裝有攝像頭，所述攝像頭對通過的羅漢果進(jìn)行拍照，并將獲得的圖像信息傳送給控制器，控制器對圖像信息進(jìn)行分析和處理，并控制分類電機(jī)3動作而對羅漢果進(jìn)行分選；所述控制器包括中央處理器、I/O輸入輸出模塊、圖像采集A/D模塊和接近開關(guān)5，所述接近開關(guān)5對應(yīng)于分類板4，如圖I、圖2所示。所述識別箱體的控制器還包括圖像識別模塊、顯示模塊、輸入鍵盤及聲光報警模塊，顯示模塊可以顯示不同尺寸的羅漢果的的數(shù)量，輸入鍵盤用于設(shè)置不同出口的羅漢果等級的直徑和長度參數(shù)，分選個數(shù)等。所述漏斗11與識別箱體之間的傳送帶2兩側(cè)設(shè)有擋板8，所述擋板8寬度可調(diào)，即可根據(jù)具體羅漢果大小調(diào)節(jié)相對傳送帶2的寬度，所述擋板8上安裝有光電開關(guān)9，用于提醒識別機(jī)構(gòu)13做好識別和提醒分類機(jī)構(gòu)做好分類準(zhǔn)備，如圖I、圖2所示。本發(fā)明不但可以單臺機(jī)使用，還可以多臺機(jī)并排聯(lián)用，各單臺機(jī)的同類型分選出口 6的分類導(dǎo)槽用同類型的輸送槽連接在一起，從而使相同等級的羅漢果最終匯在一塊進(jìn)入包裝區(qū)域。本發(fā)明的工作過程
I、啟動電源，通過輸入鍵盤設(shè)置不同出口的羅漢果分選時的直徑和長度參數(shù)，分選個數(shù)等。2、按下運(yùn)行開關(guān)后，傳送帶電機(jī)14驅(qū)動傳送帶2，傳送帶2運(yùn)行，將羅漢果源源不斷輸送通過識別機(jī)構(gòu)和分類機(jī)構(gòu)。當(dāng)羅漢果通過攝像頭時，攝像頭從兩個相互垂直的方向?qū)α_漢果進(jìn)行拍照，然后分別對羅漢果的兩幅圖片中的羅漢果進(jìn)行邊緣提取，得到羅漢果的外形輪廓曲線。建立一個直角坐標(biāo)，將羅漢果的輪廓曲線放置到直角坐標(biāo)系中，計算輪廓上各點的坐標(biāo)值，利用羅漢果外形近似對稱的特點，計算出羅漢果外形輪廓的幾何中心位置，然后在幾何中心點上建立兩個相互垂直的直線I和山兩條直線以羅漢果外形輪廓為端點，以羅漢果輪廓幾何中 心為軸心旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)過程中分別計算出I的最大值和d的最小值，即可測量出羅漢果的直徑和長度。這里假設(shè)兩個攝像頭所拍攝的圖片所測量出來的直徑分別為dl和d2，長度分別為11和12，然后根據(jù)D= (dl+d2)/2，L=(ll+12)/2計算出羅漢果的直徑D和長度L。3、當(dāng)接近開關(guān)5檢測到羅漢果時，分類電機(jī)3按照圖像識別后的分類情況帶動分類板4正向或反向轉(zhuǎn)動，將羅漢果從不同的分類門推出，從而對羅漢果進(jìn)行分類，同類型的羅漢果最后匯集。當(dāng)某一尺寸等級的分選個數(shù)達(dá)到設(shè)定的分選個數(shù)時，停機(jī)并發(fā)出聲光報警，提示操作人員更換包裝箱。如果連續(xù)5秒檢測到?jīng)]有羅漢果進(jìn)入分選傳送帶，則發(fā)出聲光報警，提示操作人員往斗倉中加入羅漢果。從而完成分類任務(wù)。分類結(jié)束后，操作人員可以從顯示面板上看到每種等級果的數(shù)量及分選總數(shù)信息。上述實施例，僅為對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本發(fā)明并非限定于此。凡在本發(fā)明公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于圖像視覺識別的羅漢果分選方法，其特征在于是在羅漢果輸送過程中設(shè)置識別機(jī)構(gòu)和分類機(jī)構(gòu)，所述識別機(jī)構(gòu)采取圖像視覺識別技術(shù)，對羅漢果進(jìn)行測量計算，并通過內(nèi)部控制器進(jìn)行分類，控制器操縱分類機(jī)構(gòu)將羅漢果分類選出；所述圖像視覺識別和分類技術(shù)是通過兩個攝像頭從兩個相互垂直的方向?qū)α_漢果進(jìn)行拍照，控制器將拍到的圖像進(jìn)行處理后，測量出羅漢果的直徑和長度，并根據(jù)等級分類尺寸中設(shè)定的羅漢果直徑和長度尺寸值與測量得到的直徑和長度值進(jìn)行比較，從而判別羅漢果的分類等級。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于圖像視覺識別的羅漢果分選方法，其特征在于所述測量羅漢果直徑和長度的手段為對兩幅圖片中的羅漢果進(jìn)行邊緣提取，得到羅漢果的外形輪廓曲線；建立一個直角坐標(biāo)，將羅漢果的輪廓曲線放置到直角坐標(biāo)系中，計算輪廓上各點的坐標(biāo)值，利用羅漢果外形近似對稱的特點，計算出羅漢果外形輪廓的幾何中心位置，然后在幾何中心點上建立兩個相互垂直的直線I和d，兩條直線以羅漢果外形輪廓為端點，以羅漢果輪廓幾何中心為軸心旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)過程中分別計算出I的最大值和d的最小值，即可測量出羅漢果的直徑和長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述基于圖像視覺識別的羅漢果分選方法，其特征在于所述分類機(jī)構(gòu)采用由分類電機(jī)(3)帶動分類板(4)作正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的方式，將選定類別的羅漢果從傳送路徑中推出，分類電機(jī)(3)的動作受控于控制器。
4.基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，包括由給料機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、識別機(jī)構(gòu)和分類機(jī)構(gòu)構(gòu)成的單臺機(jī)，其特征在于所述運(yùn)輸機(jī)構(gòu)為水平輸送羅漢果的傳送帶(2)，所述給料機(jī)構(gòu)設(shè)于傳送帶(2)的輸入端，所述識別機(jī)構(gòu)設(shè)于傳送帶(2)的輸送路徑上，所述分類機(jī)構(gòu)設(shè)于傳送帶輸出端與識別機(jī)構(gòu)之間的傳送帶輸送路徑上；所述分類機(jī)構(gòu)包括設(shè)于傳送帶(2)上方由分類電機(jī)(3)帶動正向、反向轉(zhuǎn)動將羅漢果從傳送帶(2)兩側(cè)推出的分類板(4)，所述識別機(jī)構(gòu)(13)包括對傳送帶(2)上羅漢果進(jìn)行拍照而獲得圖像信號的攝像頭和接收并對圖像信號進(jìn)行分析處理并控制分類電機(jī)(3)動作的控制器，所述控制器包括中央處理器、I/O輸入輸出模塊、圖像采集A/D模塊和接近開關(guān)(5)，所述接近開關(guān)(5)對應(yīng)于分類板(4)設(shè)置；所述傳送帶輸出端、對應(yīng)于分類板(4)的傳送帶兩側(cè)為不同類型羅漢果的分選出口(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，其特征在于所述分類機(jī)構(gòu)于一處設(shè)置，對應(yīng)的分選出口(6)為三處，三處分選出口(6)將羅漢果分成大果、中果、小果三種類型，各分選出口(6)處設(shè)置分類導(dǎo)槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，其特征在于所述分類機(jī)構(gòu)于前、后兩處設(shè)置，對應(yīng)的分選出口(6)為五處，五處分選出口(6)將羅漢果分成特大果、大果、中果、小果、外果五種類型，各分選出口(6)處設(shè)置分類導(dǎo)槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求4 6中任意一項所述的基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，其特征在于對應(yīng)于各分選出口(6)設(shè)置沒有羅漢果推出時自動關(guān)閉的分類門(7)，所述分類門(7)通過扭簧安裝于門柱上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4 6中任意一項所述的基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，其特征在于所述識別機(jī)構(gòu)與給料機(jī)構(gòu)之間的傳送帶(2)兩側(cè)設(shè)有根據(jù)羅漢果大小調(diào)節(jié)寬度的擋板(8 )，所述擋板(8 )上安裝有啟動攝像頭和控制器的光電開關(guān)(9 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求4 6中任意一項所述的基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，其特征在于與各分類板(4)等高處設(shè)置檢測分類板(4)轉(zhuǎn)至水平時停止分類電機(jī)(3)轉(zhuǎn)動的霍爾開關(guān)(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4 6中任意一項所述的基于圖像視覺識別的羅漢果分選機(jī)，其特征在于所述單臺機(jī)并聯(lián)成多臺機(jī)并設(shè)置多條收集不同類型羅漢果的輸送槽，同類型輸送槽的位置對應(yīng)于各單臺機(jī)的同類型分選出口(6)的分類導(dǎo)槽。
全文摘要
本發(fā)明公開一種能夠自動識別羅漢果大小并進(jìn)行分類的基于圖像視覺識別的羅漢果分選方法及其分選機(jī)，是在羅漢果輸送過程中設(shè)置識別機(jī)構(gòu)和分類機(jī)構(gòu)，所述識別機(jī)構(gòu)采取圖像視覺識別技術(shù)，對羅漢果進(jìn)行測量計算，并通過內(nèi)部控制器進(jìn)行分類，控制器操縱分類機(jī)構(gòu)將羅漢果分類選出；所述圖像視覺識別和分類技術(shù)是通過兩個攝像頭從兩個相互垂直的方向?qū)α_漢果進(jìn)行拍照，控制器將拍到的圖像進(jìn)行處理后，測量出羅漢果的直徑和長度，并根據(jù)等級分類尺寸中設(shè)定的羅漢果直徑和長度尺寸值與測量得到的直徑和長度值進(jìn)行比較，從而判別羅漢果的分類等級。本發(fā)明采用圖像識別技術(shù)對羅漢果進(jìn)行等級識別和是否壞果識別,準(zhǔn)確度高,識別速度快，工作效率高。
文檔編號B07C5/36GK102921645SQ20121046819
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者張應(yīng)紅, 孫安青, 吳明, 楊保國, 景暉, 曾文盛, 劉棟, 唐焱, 李鎰藍(lán), 龔展斌, 莫高 申請人:桂林電子科技大學(xué)