本實(shí)用新型涉及果蔬檢測領(lǐng)域，具體涉及一種智能果蔬品質(zhì)檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國是農(nóng)業(yè)大國，有多類農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量均居于世界前列。作為農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)大國，果蔬產(chǎn)業(yè)具有巨大的生產(chǎn)潛力與市場空間。因?yàn)辇嫶蟮墓邤?shù)量在品質(zhì)分類時(shí)不僅消耗了大量的人力資源，增加了勞動(dòng)成本，同時(shí)也由于人工進(jìn)行果蔬分類時(shí)，容易出錯(cuò)，使得不合格的果蔬產(chǎn)品流入市場，對(duì)人的身體健康造成不良影響。因此，果蔬缺陷識(shí)別系統(tǒng)具有很高的研究價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種采用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)果蔬不同品質(zhì)狀態(tài)的自動(dòng)檢測以達(dá)到自動(dòng)分類的智能果蔬品質(zhì)檢測系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種智能果蔬品質(zhì)檢測系統(tǒng)，包括暗箱、視頻采集裝置、光照裝置、電磁繼電器、燈光控制裝置、數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)，其中，所述視頻采集裝置位于所述暗箱內(nèi)且位于暗箱的頂部；所述光照裝置包括紅色熒光燈、綠色熒光燈和藍(lán)色熒光燈，所述光照裝置設(shè)有兩套，該兩套光照裝置都設(shè)置于暗箱內(nèi)，且該兩套光照裝置分別位于暗箱內(nèi)的左右兩側(cè)壁上；所述電磁繼電器、燈光控制裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)置在暗箱外，且所述數(shù)據(jù)線依次連接電磁繼電器、燈光控制裝置和計(jì)算機(jī)；所述視頻采集裝置通過所述數(shù)據(jù)線與所述計(jì)算機(jī)相連接，所述兩套光照裝置通過所述數(shù)據(jù)線分別與所述電磁繼電器相連接；

所述燈光控制裝置設(shè)有自動(dòng)模式按鍵、停止啟動(dòng)按鍵和手動(dòng)模式按鍵；所述燈光控制裝置通過電磁繼電器控制所述兩套光照裝置，按照設(shè)定的工作模式切換燈光顏色；

所述視頻采集裝置對(duì)果蔬進(jìn)行多角度的動(dòng)態(tài)采集，并將采集到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，所述計(jì)算機(jī)安裝MATLAB軟件對(duì)視頻采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理，并識(shí)別果蔬的品質(zhì)。

優(yōu)選地，所述燈光控制裝置包括51單片機(jī)；該型號(hào)的單片機(jī)價(jià)格便宜，且性能穩(wěn)定，能長時(shí)間使用而不異常發(fā)熱，壽命較長，正常運(yùn)行的情況下可以使用數(shù)年，且市場上貨源充足容易更換。

優(yōu)選地，所述視頻采集裝置為CCD攝像機(jī)；CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述暗箱內(nèi)部的四周側(cè)壁上設(shè)有反光紙；反光紙是利用反光膜的反光材料的獨(dú)特性能，將向光源投射方向反射光線，使得暗箱內(nèi)光照充分，產(chǎn)生的陰影極小。

優(yōu)選地，所述暗箱為長方體或者正方體結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，成本低，且較為穩(wěn)定。

本實(shí)用新型的工作原理：

工作時(shí)，按下自動(dòng)模式按鍵，控制燈光控制裝置進(jìn)入自動(dòng)模式，在自動(dòng)模式下，紅色熒光燈、綠色熒光燈和藍(lán)色熒光燈各亮5秒鐘，當(dāng)按下停止啟動(dòng)按鍵，可以暫停燈光的自動(dòng)切換，維持當(dāng)前顏色的燈光，當(dāng)再次按下停止啟動(dòng)按鍵時(shí)，恢復(fù)自動(dòng)模式；按下手動(dòng)模式按鍵，控制燈光控制裝置進(jìn)入手動(dòng)模式，每按一次手動(dòng)模式按鍵則切換一次燈光顏色，在手動(dòng)模式下，停止啟動(dòng)按鍵無效；所述視頻采集裝置在不同顏色的燈光照射下對(duì)果蔬進(jìn)行多角度的動(dòng)態(tài)采集，并將采集到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，所述計(jì)算機(jī)安裝MATLAB軟件對(duì)視頻采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理，并識(shí)別果蔬的品質(zhì)，之后將處理后的信息傳送給分揀系統(tǒng)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果：

(1)本實(shí)用新型主要根據(jù)國家規(guī)定的果蔬分類標(biāo)準(zhǔn)，利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)果蔬可能存在的不同狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)合果蔬分揀系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)軟件、硬件的相結(jié)合的基于視覺的果蔬品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)；

(2)本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)下果蔬的自動(dòng)分類檢測，避免人工分類果蔬的錯(cuò)誤，形成流水線作業(yè)，能夠節(jié)約人工成本，提高分揀效率，增加農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)利潤空間；

(3)本實(shí)用新型操作簡單，成本低廉，所需的操作人員少，可實(shí)現(xiàn)在勞動(dòng)力短缺的地區(qū)或者時(shí)期進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型的主視圖；

圖中附圖標(biāo)記為：1、暗箱；2、視頻采集裝置；3、光照裝置；4、燈光控制裝置；5、電磁繼電器；6、數(shù)據(jù)線；7、計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

如圖1～3所示，一種智能果蔬品質(zhì)檢測系統(tǒng)，包括暗箱1、視頻采集裝置2、光照裝置3、燈光控制裝置4、電磁繼電器5、數(shù)據(jù)線6和計(jì)算機(jī)7，其中，所述暗箱1為長方體或者正方體結(jié)構(gòu)，所述暗箱1內(nèi)部的四周側(cè)壁上設(shè)有反光紙，暗箱1內(nèi)壁由反光紙構(gòu)成，利用光線的多級(jí)反射，實(shí)現(xiàn)暗箱1內(nèi)部的光線的充分照射，從而獲得目標(biāo)細(xì)節(jié)清晰的實(shí)驗(yàn)照片；所述視頻采集裝置2位于所述暗箱1內(nèi)且位于暗箱1的頂部；所述光照裝置3包括紅色熒光燈、綠色熒光燈和藍(lán)色熒光燈，所述光照裝置3設(shè)有兩套，該兩套光照裝置3都設(shè)置于暗箱1內(nèi)，且該兩套光照裝置3分別位于暗箱1內(nèi)的左右兩側(cè)壁上；所述電磁繼電器5、燈光控制裝置4和計(jì)算機(jī)7設(shè)置在暗箱1外，且所述數(shù)據(jù)線6依次連接電磁繼電器5、燈光控制裝置4和計(jì)算機(jī)7；所述視頻采集裝置2通過所述數(shù)據(jù)線6與所述計(jì)算機(jī)7相連接，所述兩套光照裝置3通過所述數(shù)據(jù)線6分別與所述電磁繼電器5相連接；

所述燈光控制裝置4設(shè)有自動(dòng)模式按鍵、停止啟動(dòng)按鍵和手動(dòng)模式按鍵；所述燈光控制裝置4通過電磁繼電器5控制所述兩套光照裝置3，按照設(shè)定的工作模式切換燈光顏色；所述燈光控制裝置4包括單片機(jī)，所述單片機(jī)為51單片機(jī)燈光控制裝置4，51單片機(jī)具有低功耗、廉價(jià)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，常應(yīng)用于工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域，可在保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的情況下使整體成本下降；該裝置根據(jù)現(xiàn)實(shí)工作需要設(shè)定相應(yīng)的工作模式，并在紅色熒光燈，綠色熒光燈，藍(lán)色熒光燈之間的切換，用不同光照使物體反射出相應(yīng)色光，從而排除目標(biāo)之外的色光的干擾。

所述視頻采集裝置2為CCD攝像機(jī)，CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而CCD攝像機(jī)靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動(dòng)，CCD攝像機(jī)安裝在暗箱1的頂部，當(dāng)流水線上的果蔬經(jīng)過暗箱1的下部時(shí)，CCD攝像機(jī)在果蔬處于動(dòng)態(tài)的情況下對(duì)目標(biāo)果蔬獲取多幀不同角度的圖像。所述視頻采集裝置2對(duì)果蔬進(jìn)行多角度的動(dòng)態(tài)采集，并將采集到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)7進(jìn)行分析，所述計(jì)算機(jī)7安裝MATLAB軟件，該軟件是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，常用于圖像處理等領(lǐng)域，本實(shí)用新型利用上述特點(diǎn)，將其應(yīng)用在果蔬表面的圖像處理中。計(jì)算機(jī)7利用MATLAB軟件獲取來自CCD攝像機(jī)的多幀圖像，對(duì)采集的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬可視部分的品質(zhì)分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬的多級(jí)分類。

工作時(shí)，按下自動(dòng)模式按鍵，控制燈光控制裝置4進(jìn)入自動(dòng)模式，在自動(dòng)模式下，紅色熒光燈、綠色熒光燈和藍(lán)色熒光燈各亮5秒鐘，當(dāng)按下停止啟動(dòng)按鍵，可以暫停燈光的自動(dòng)切換，維持當(dāng)前顏色的燈光，當(dāng)再次按下停止啟動(dòng)按鍵時(shí)，恢復(fù)自動(dòng)模式；按下手動(dòng)模式按鍵，控制燈光控制裝置4進(jìn)入手動(dòng)模式，每按一次手動(dòng)模式按鍵則切換一次燈光顏色，在手動(dòng)模式下，停止啟動(dòng)按鍵無效；所述視頻采集裝置2在不同顏色的燈光照射下對(duì)果蔬進(jìn)行多角度的動(dòng)態(tài)采集，并將采集到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)7進(jìn)行分析，所述計(jì)算機(jī)7安裝MATLAB軟件對(duì)視頻采集裝置2采集的圖像進(jìn)行處理，并識(shí)別果蔬的品質(zhì)，之后將處理后的信息傳送給分揀系統(tǒng)。

具體來說，以土豆為例，不同類型的土豆在熒光燈的效果圖分析，在標(biāo)準(zhǔn)的熒光燈環(huán)境下，對(duì)不同類型的土豆進(jìn)行多角度的拍照分析，并使用MATLAB軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理，識(shí)別出土豆的各種缺陷。提高土豆檢測算法的運(yùn)算速度和正確率，在流水線上運(yùn)輸?shù)耐炼顾俣瓤?，但傳統(tǒng)的算法對(duì)土豆進(jìn)行檢測的速度慢，錯(cuò)誤率高，所以需要優(yōu)化算法運(yùn)算速度，擬實(shí)現(xiàn)土豆品質(zhì)的快速、準(zhǔn)確的判斷，因此運(yùn)用PLA算法(PLA算法是機(jī)器學(xué)習(xí)算法，用兩層神經(jīng)元進(jìn)行分類)，角點(diǎn)檢測算法(角點(diǎn)檢測算法是利用梯度或者弧度來計(jì)算的，主要是計(jì)算圖像中角的角度或弧度，判斷某個(gè)位置是否出現(xiàn)角)以及對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化的相關(guān)算法，提高了運(yùn)算速度。實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別的硬件環(huán)境，結(jié)合圖像處理，通過機(jī)器視覺和51單片機(jī)控制器，感應(yīng)土豆到達(dá)預(yù)定的識(shí)別環(huán)境，使CCD攝像機(jī)及時(shí)地獲取土豆的圖像，實(shí)現(xiàn)土豆的顏色、品質(zhì)分類的實(shí)時(shí)檢測，完成土豆的智能分級(jí)功能。軟件與硬件的結(jié)合，通過仿真和多次調(diào)聯(lián)，MATLAB軟件進(jìn)行圖像處理后，將所得的結(jié)果轉(zhuǎn)換成信號(hào)傳輸給單片機(jī)，進(jìn)而控制硬件，實(shí)現(xiàn)高效的分級(jí)。

本實(shí)用新型主要根據(jù)國家規(guī)定的果蔬分類標(biāo)準(zhǔn)，利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)果蔬可能存在的不同狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)合果蔬分揀系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)軟件、硬件的相結(jié)合的基于視覺的果蔬品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)；本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)下果蔬的自動(dòng)分類檢測，避免人工分類果蔬的錯(cuò)誤，形成流水線作業(yè)，能夠節(jié)約人工成本，提高分揀效率，增加農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)利潤空間；本實(shí)用新型操作簡單，成本低廉，所需的操作人員少，可實(shí)現(xiàn)在勞動(dòng)力短缺的地區(qū)或者時(shí)期進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。

上述為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述內(nèi)容的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。