CN101929849B - 一种香菇外形检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种香菇外形检测方法。对香菇的侧面图像进行二值分割、滤波和边界检测后得到香菇边界；对香菇边界上连续的N个边界点进行线段检测，得到K条线段；对线段对间的2N个边界点进行线段重叠性检测，如果直线拟合的相关系数大于线段重叠性检测阈值且线段间距大于菌柄阈值，则将该线段记为菌盖下沿线段，以菌盖下沿线段倾角A_HL为旋转角度对菌盖进行顺时针旋转，得到菌盖左边界点和右边界点及菌盖顶点，计算菌盖的左弦高长比和右弦高长比之和得到香菇形状描述因子。本发明利用香菇菌盖的线段特征得到菌盖边界，通过计算菌盖的左、右弦高长比，得到香菇形状描述因子SM，实现了新鲜香菇形状的自动检测。

Description

一种香菇外形检测方法

技术领域

本发明涉及一种食用菌外形检测方法，尤其是涉及一种香菇外形检测方法。

背景技术

香菇是世界上最著名的食用菌之一，也是我国出口创汇最高的名特农产品。具有肉质脆嫩、滋味鲜美、香气沁脾等特点。

在香菇品质检测方面，张红梅等人(2009)利用气敏传感器检测了2个等级的香菇样品，数据采用主成分分析和聚类分析，结果表明，利用气敏传感器阵列和模式识别技术对香菇的品质进行检测，可为人工鉴定提供参考(张红梅，于慧春，高献坤等.基于气敏传感器阵列的香菇品质检测方法研究.河南科学，2009，27(8)：959-960)。付立思等人(2005)探讨了基于神经网络的香菇干燥含水率在线检测的方法。确定了以干燥各阶段时间、温度、通风量和所处干燥阶段为系统输入，有偏差的两层BP神经网络。利用Matlab进行建模，仿真结果表明，检测达到了均方误差要求。(付立思，孙晓杰，杨勇等.利用神经网络在线预测香菇干燥含水率，沈阳农业大学学报，2005，36(6)：663-666)。

我国农业部行业标准“香菇等级规格”(NY/T 1061-2006)按颜色、形状、菌盖厚度、菌膜连接状态、开伞度、残缺菇及畸形菇和开伞菇总量等7项指标将鲜香菇分为特级、一级、二级等3个等级，这3个等级的香菇均要求“扁半球形平整或伞形”。但目前尚没有自动检测香菇外形的方法。

发明内容

针对背景技术中尚没有自动检测香菇外形的方法，本发明的目的在于提供一种香菇外形检测方法，采用图像分析方法对香菇外形进行检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下：

1)图像获取：将香菇侧放，拍摄香菇的侧面图像；

2)背景去除：对香菇图像进行二值分割、滤波和边界检测后得到香菇边界；

3)线段检测：从香菇边界上任选一点S，沿逆时针方向依次选取N点，对这N个边界点进行直线拟合，如果这N个边界点直线拟合的相关系数大于相关系数阈值，将这N个边界点，记录为线段L₁，并记录起点S₁和终点E₁，然后从S点后第N+1个开始再次选取N点行直线拟合，否则就从S的下一个点依次选取N点，进行直线拟合；如此重复，直到所有边界点均完成运算后，得到K条线段L₁、L₂......L_K；

4)线段重叠性检测：从线段L₁开始，对线段L₁的起点S₁和终点E₁之间的N个边界点及L₂的起点S₂和终点E₂之间的N个边界点进行直线拟合，如果这2N个边界点直线拟合的相关系数大于线段重叠性检测阈值，则计算线段L₁的起点S₁和L₂的终点E₂之间的间距D，如果间距D大于菌柄阈值，分别记录线段L₁的起点S₁、终点E₁和线段L₂的起点S₂、终点E₂为菌盖特征点HS₁、HE₁、HE₂、HE₂，完成线段重叠性检测；否则，重复进行线段之间的线段重叠性检测，直到完成所有线段之间的线段重叠性检测，如果所有没有满足要求的线段对，则终止运算，输出形状缺陷标志；

5)菌盖获取：取菌盖特征点HS₁、HE₁之间的边界点和HE₂和HE₂之间的边界点进行直线拟合，得到菌盖下沿线段HL倾角A_HL，对菌盖特征点HS₁和HE₂之间的边界点进行角度为-A_HL旋转运算，得到菌盖边界点；比较菌盖边界点的横坐标值，分别取横坐标值最小的点和横坐标值最大点为菌盖左边界点HLL和右边界点HLR，比较菌盖边界点的纵坐标值，取纵坐标值最大点为菌盖顶点HLH；

6)形状检测：连接左边界点HLL和菌盖顶点HLH，得到左弦cl_L，计算左边界点HLL和菌盖顶点HLH的菌盖边界点到左弦cl_L垂直距离DL，记DL最大值为左弦高DL_MAX，连接右边界点HLR和菌盖顶点HLH，得到右弦cl_R，计算右边界点HLR和菌盖顶点HLH的菌盖边界点到右弦cl_R的垂直距离DR，记DR最大值右弦高DR_MAX，用左弦高DL_MAX除以左弦cl_R的长度得到左弦高长比SL，用右弦高DR_MAX除以右弦cl_R的长度得到右弦高长比SR，将左弦高长比SL和左弦高长比SR相加，得到香菇形状描述因子SM，并作为检测结果输出。

本发明具有的有益的效果是：

利用香菇菌盖的线段特征得到菌盖边界，通过计算菌盖的左、右弦高长比，得到香菇形状描述因子SM，实现了新鲜香菇形状的自动检测。

附图说明

图1是香菇边界。

图2是提取的香菇边界上的线段。

图3是提取的香菇菌盖。

图4是图像旋转后得到的香菇菌盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

1)图像获取：将香菇侧放，拍摄香菇的侧面图像，得到香菇照片。

2)背景去除：对香菇图像进行二值分割、滤波和边界检测后得到如图1所示的香菇边界。

3)线段检测：如图2所示，从香菇边界上任选一点S，沿逆时针方向依次选取N(N＝10)点，对这N个边界点进行直线拟合，如果这N个边界点直线拟合的相关系数大于相关系数阈值(取相关系数阈值为0.95)，将这N个边界点，记录为线段L₁，并记录起点S₁和终点E₁，然后从S点后第N+1个开始再次选取N点行直线拟合，否则就从S的下一个点依次选取N点，进行直线拟合；如此重复，直到所有边界点均完成运算后，得到K条线段L₁、L₂......L_K。

4)线段重叠性检测：从线段L₁开始，对线段L₁的起点S₁和终点E₁之间的N个边界点及L₂的起点S₂和终点E₂之间的N个边界点进行直线拟合，如果这2N个边界点直线拟合的相关系数大于线段重叠性检测阈值(取线段重叠性检测阈值为0.90)，则计算线段L₁的起点S₁和L₂的终点E₂之间的间距D，如果间距D大于菌柄阈值(取菌柄阈值为25)，分别记录线段L₁的起点S₁、终点E₁和线段L₂的起点S₂、终点E₂为菌盖特征点HS₁、HE₁、HE₂、HE₂，完成线段重叠性检测；否则，重复进行线段之间的线段重叠性检测，直到完成所有线段之间的线段重叠性检测，如果所有没有满足要求的线段对，则终止运算，输出形状缺陷标志；线段重叠性检测完成后，得到如图3所示菌盖。

5)菌盖获取：如图3所示，取菌盖特征点HS₁、HE₁之间的边界点和HE₂和HE₂之间的边界点进行直线拟合，得到菌盖下沿线段HL倾角A_HL，对菌盖特征点HS₁和HE₂之间的边界点进行角度为-A_HL旋转运算，得到菌盖边界点，得到如图4所示的图像旋转后的香菇菌盖；比较菌盖边界点的横坐标值，分别取横坐标值最小的点和横坐标值最大点为菌盖左边界点HLL和右边界点HLR，比较菌盖边界点的纵坐标值，取纵坐标值最大点为菌盖顶点HLH。

6)形状检测：如图4所示，连接左边界点HLL和菌盖顶点HLH，得到左弦cl_L，计算左边界点HLL和菌盖顶点HLH的菌盖边界点到左弦cl_L垂直距离DL，记DL最大值为左弦高DL_MAX，连接右边界点HLR和菌盖顶点HLH，得到右弦cl_R，计算右边界点HLR和菌盖顶点HLH的菌盖边界点到右弦cl_R的垂直距离DR，记DR最大值右弦高DR_MAX，用左弦高DL_MAX除以左弦cl_R的长度得到左弦高长比SL，用右弦高DR_MAX除以右弦cl_R的长度得到右弦高长比SR，将左弦高长比SL和左弦高长比SR相加，得到香菇形状描述因子SM，并作为检测结果输出。

Claims (1)

1.一种香菇外形检测方法，其特征在于该方法的步骤如下：

1)图像获取：将香菇侧放，拍摄香菇的侧面图像；

2)背景去除：对香菇图像进行二值分割、滤波和边界检测后得到香菇边界；

3)线段检测：从香菇边界上任选一点S，沿逆时针方向依次选取N点，对这N个边界点进行直线拟合，如果这N个边界点直线拟合的相关系数大于相关系数阈值，将这N个边界点，记录为线段L₁，并记录起点S₁和终点E₁，然后从S点后第N+1个点开始再次选取N点进行直线拟合，否则就从S的下一个点依次选取N点，进行直线拟合；如此重复，直到所有边界点均完成运算后，得到K条线段L₁、L₂......L_K；

4)线段重叠性检测：从线段L₁开始，对线段L₁的起点S₁和终点E₁之间的N个边界点及L₂的起点S₂和终点E₂之间的N个边界点进行直线拟合，如果这2N个边界点直线拟合的相关系数大于线段重叠性检测阈值，则计算线段L₁的起点S₁和L₂的终点E₂之间的间距D，如果间距D大于菌柄阈值，分别记录线段L₁的起点S₁、终点E₁和线段L₂的起点S₂、终点E₂为菌盖特征点HS₁、HE₁、HS₂、HE₂，完成线段重叠性检测；否则，重复进行线段之间的线段重叠性检测，直到完成所有线段之间的线段重叠性检测，如果找不到菌盖特征点HS₁、HE₁、HS₂、HE₂，则终止运算，输出形状缺陷标志；

5)菌盖获取：取菌盖特征点HS₁、HE₁之间的边界点和HS₂、HE₂之间的边界点进行直线拟合，得到菌盖下沿线段HL倾角A_HL，对菌盖特征点HS₁和HE₂之间的边界点进行角度为-A_HL旋转运算，得到菌盖边界点；比较菌盖边界点的横坐标值，分别取横坐标值最小的点和横坐标值最大点为菌盖左边界点HLL和右边界点HLR，比较菌盖边界点的纵坐标值，取纵坐标值最大点为菌盖顶点HLH；

6)形状检测：连接左边界点HLL和菌盖顶点HLH，得到左弦cl_L，计算左边界点HLL和菌盖顶点HLH的菌盖边界点到左弦cl_L垂直距离DL，记DL最大值为左弦高DL_MAX，连接右边界点HLR和菌盖顶点HLH，得到右弦cl_R，计算右边界点HLR和菌盖顶点HLH的菌盖边界点到右弦cl_R的垂直距离DR，记DR最大值右弦高DR_MAX，用左弦高DL_MAX除以左弦cl_R的长度得到左弦高长比SL，用右弦高DR_MAX除以右弦cl_R的长度得到右弦高长比SR，将左弦高长比SL和左弦高长比SR相加，得到香菇形状描述因子SM，并作为检测结果输出。

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