CN102660815B - 一种基于图像采集和dsp算法的棉花导纤自动剔除方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法，包括以下步骤：步骤1：皮棉的输送抓松；步骤2：皮棉图像的采集，采集一帧一帧的皮棉图像，并存入DSP相应的存储单元中；步骤3：图像的处理，将DSP处理器读取的存储单元中的图像数据进行批对，滤波、图像增强、二值化处理，把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像与坐标系中对就，计算出异纤的坐标，对其精确定位；步骤4：异纤的自动吹落。通过该方法可以提高对棉花异性纤维剔除的准确性和工作效率。本发明还公开了一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统。

Description

一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法及系统

技术领域

本发明涉及本发明涉及农业机械化技术领域，尤其是涉及一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法及系统。

背景技术

图像分割是一种在图像处理技术中广泛应用的技术，在自动识别系统中有非常重要的地位。现有的图像分割技术在判断异物的时候准确度不高，容易出现误判的情况。因此，在棉花“三丝”自动剔除系统，准确识别和剔除异物，就显得尤为重要。

由于白色纸张、白色丙纶丝等含有增白剂的物质在波长为200nm～400 nm的紫外光照射下会激发出400 nm～500 nm明亮的荧光，而棉纤维则直接吸收掉紫外光。因此，在紫外光的照射下，含有增白剂的异物更容易识别。

棉花吹落采用压电式喷射技术，气体是由一个和热感应式喷射技术类似的喷嘴所喷出，但是气流的形成方式是藉由缩小气体喷出的区域来形成。而喷出区域的缩小，是藉由施加电压到喷出区内一个或多个压电板来控制的。

中国专利文献（公开日： 2011年4月6日，公开号：CN102004076A）公开了一种皮棉中异性纤维的检测方法和系统，所述皮棉中异性纤维的检测方法包括：步骤1，采集皮棉图像，获得皮棉图像的归一化直方图；步骤2，根据棉花纤维的灰度级均值和棉花纤维的灰度级标准差获得分割所述皮棉图像中棉花纤维图像和异性纤维图像的阈值；步骤3，根据所述阈值从皮棉图像中分割异性纤维图像，并确定异性纤维的含量。上述发明还提供了一种皮棉中异性纤维的检测系统，包括图像获取模块、图像处理模块和分割检测模块，该系统提高了待测皮棉中异性纤维检测的效率。

中国专利文献（公开日： 2009年3月18日，公开号：CN 101387020A）公开了属于农业机械化技术领域的一种棉花异性纤维剔除系统。它主要由分层装置、分层管道、开松管道、高速CCD彩色摄像机、反射镜、光源、超声波风速传感器、喷气嘴组、高速喷气阀组、压缩机和布袋等组成。本发明提出棉流经过分层装置分层，再经过开松管道开松，接着通过高速CCD彩色摄像机识别，在发现异性纤维时，用超声波风速传感器检测其运行速度，再用点阵布置的喷气嘴组将其喷出。

中国专利文献（公告日：2009年7月8日，公告号：CN 201269857Y）一种皮棉中异性纤维的检测计量装置，其是采用高速彩色CCD或黑白CCD摄像机对松散皮棉进行扫描，并将扫描信息传输给工控机，通过工控机内安装的检测计量模块对所采集的图像信号进行处理，发现异性纤维时检测系统发出指令，驱动执行机构剔除异性纤维，并依据剔除异性纤维的实际次数、典型次数、检测时间和彩色、黑白识别精度进行计量，得到皮棉中含有异性纤维的个数。

综上所述，目前在棉花“三丝”的剔除过程中，还没有一种比较系统的基于棉花三丝图像采集和DSP算法的棉花异性纤维的自动剔除方法和系统的应用和实施，基于棉花三丝图像采集和DSP算法的棉花异性纤维的自动剔除方法和系统具有极高的准确性。高性价比的高性价比的DSP处理器已广泛应用于嵌入式控制系统中。这种以DSP为核心的，并在Linux操作系统下开发嵌入式系统，方便对DSP的编程开发。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中对棉花异性纤维的定位和自动剔除准确性不高等问题而提供一种具有极高准确性的基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法。

本发明的另一个目的是提供一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，该系统能够对异性纤维进行精确定位，并通过瞬间喷出的高压气体，吹掉异纤。

本发明实现其第一个发明目的所采用的技术方案是：一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法，包括以下步骤：

步骤1：皮棉的输送抓松，利用开松装置采取边移动，边抓松，将进入的皮棉处理成棉层，棉层在重力和动力系统的作用下向下移动；该步骤中利用开松装置采取边移动，边抓松，将进入的皮棉处理成厚度为3cm、松散密度为3.1kg/m3的棉层，棉层在重力和动力系统的作用下向下移动。

步骤2：皮棉图像的采集，采集一帧一帧的皮棉图像，并存入DSP相应的存储单元中；采用在皮棉层输送通道的两侧分别设置光源和线阵高速CCD摄像机，在光源照射下，由线阵高速CCD摄像机采集皮棉图像，并将图像传入图像采集卡。

步骤3：图像的处理，将DSP处理器读取的存储单元中的图像数据进行批对，滤波、图像增强、二值化处理，把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像定位在64×64的坐标系中，从左下角开始扫描图像，如果异纤在各个小网格中的大小超过小网格面积的一半，则认为异纤占据整个小网格，在判断完异纤占据的所有网格后，计算出异纤的坐标，对其精确定位；利用DSP处理器算法模块读取所述的存储单元中的图像数据，对其进行预处理，并将预处理后的图像数据重新存入存储单元；所述的预处理是批对读取的图像进行滤波、图像增强、二值化处理等。皮棉图像中的异纤包括头发丝，白色皮棉，细线等，使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，并对其精确定位。所述的精确定位是在通过计算出异纤的坐标实现的，具体是把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像与坐标系中对就，计算出异纤的坐标。

步骤4：异纤的自动吹落，将皮棉定位在一个方形区域中，对精确定位的异纤通过DSP控制器控制相应的喷气装置，快速吹落皮棉中的异纤。自动吹落模块采用喷墨打印原理，将皮棉定位在64×64的方形区域中，并通过DSP处理器算法模块控制相应的喷气阀，吹落皮棉中的异纤。

作为优选，步骤3中的Otsu算法通过以下步骤获得：步骤3中的改进的Otsu算法通过以下步骤获得：可先进行一次粗分割，在把灰度值最大和灰度值最小分割出来，然后对剩下的部分进行处理：

（1）获取图像                                               的灰度直方图纸；

（2）按灰度级的大小顺序，遍历直方图，将第一个和最后一个峰值所对应的灰度值分别记为T0和T1，将图像的最大和最小灰度值分别记为minG和maxG；

（3）设为图像中像素点的灰度值，则、、、为该点相邻像素的灰度值；若且，那么用式（1-1）更新该像素灰度值，否则不变；

       （1-1）

（4）对如上变换过的图像采用Otsu方法实行二值化处理，且T在区间[a,b]中遍历，其中：

a=2×T0-minG,  b=2×T1-maxG

通过上述改进的Otsu算法能够增强分割效果，并且节省了处理时间。

本发明实现其第二个发明目的所采用的技术方案是：一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，包括输送模块，图像采集模块，异纤识别模块和自动吹落模块；

所述的输送模块，用于对皮棉的抓松处理和移动输送，并将皮棉处理成厚度均匀松散适度的棉层；输送模块利用开松装置采取边移动，边抓松，将进入的皮棉处理成厚度为3cm、松散密度为3.1kg/m3的棉层，棉层在重力和动力系统的作用下向下移动。

所述的图像采集模块，用于对皮棉图像的采集，采集一帧一帧的皮棉图像，并存入DSP相应的存储单元中；图像采集模块在光源照射下，由线阵高速CCD摄像机采集皮棉图像，并将图像传入图像采集卡。棉花进入此模块中，在移动的过程中并在紫外光的照射下，彩色CCD摄像机一帖一帖的获取图像高质量的棉花图像。高质量的棉花图像可以在很大程度上降低图像处理、识别算法的复杂度，提高系统整体性能。

所述的异纤识别模块，用于对存入DSP存储单元中的皮棉图像数据进行滤波、图像增强、二值化处理等预处理，并将预处理后的图像数据重新存入DSP存储单元；使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像与坐标系中对照，计算出异纤的坐标，实现对其精确定位。异纤识别模块由二个部分组成：一是异物识别，运用图像处理技术，通过灰度变换、滤波、图像增强、图像分割后，准确识别异物；二是异物定位，在经过图像处理后，能够准确识别出异物了，把棉花图像放在一个64×64的矩形框中，通过相应算法处理得出异物的X，Y轴坐标（左下角为坐标原点），完成异物定位。在DSP存储单元的皮棉图像，经过平滑去噪，Otsu分割后的异纤被定位到64×64的网格中。从左下角开始扫描图像，如果异纤在各个小网格中的大小超过小网格面积的一半，则认为异纤占据整个小网格，在判断完异纤占据的所有网格后，DSP控制器将控制相应网格上的高压喷气阀喷出高压气体。

所述的自动吹落模块，用于对异纤的自动剔除吹落，采用喷墨打印方式，将皮棉定位在64×64的方形区域中，并通过DSP处理器算法模块控制相应的喷气阀，通过气体瞬间快速吹落皮棉中的异纤。自动吹落系统模块依据喷墨打印机的原理，异物进行准确定位之后，通过DSP处理器，控制相应的喷气阀，在极短的时间内，喷出大压力的气体，将异物吹落。

作为优选，所述的输送模块包括：除尘单元，用于对皮棉内灰尘的清除；开松单元，用于对除尘后的皮棉的移动，抓松，将皮棉处理成厚度为2cm至4cm、松散密度为2.8 kg/m3至3.5kg/m3的棉层。利用开松装置采取边移动，边抓松，将进入的皮棉处理成厚度为2cm至4cm、松散密度为2.8 kg/m3至3.5kg/m3的棉层，棉层在重力和动力系统的作用下向下移动, 这样有利于后继程序的更好完成,当棉层内部有异纤时，异纤没有被棉层完全包裹住，识别模块处理后识别异纤并定位，由于棉层被抓松，自动吹落系统的高压喷气阀完全能将异纤吹落。

作为优选，所述的图像采集模块包括：光照单元，包括高频荧光灯和紫外光源，用于对皮棉及异纤图像的照射，通过紫外光照使异纤能够清晰地显示在摄像机镜头前，便于图像的采集；图像采集单元，用于对光照下的皮棉及异纤图像的采集和存储。图像采集模块在光源照射下，由线阵高速CCD摄像机采集皮棉图像，并将图像传入图像采集卡。所述的光源和线阵高速CCD摄像机分别在皮棉层通道的两侧。所述的线阵高速CCD摄像机与所述的图像采集卡信号连接。所述的图像采集卡包括Camera-Link接口、LVDS驱动和接收电路、LVDS到LVTTL的转换电路及LVTTL到LVDS的转换电路、FPGA、液晶显示器及驱动电路。

作为优选，所述的异纤识别模块包括：DSP存储单元，用于对通过图像采集单元中采集和存储的图像进行数据处理并储存；DSP处理器算法模块，用于将DSP存储单元中的图像数据进行滤波、图像增强、二值化处理等预处理，并将预处理后的图像数据重新存入DSP存储单元，使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，并对其精确定位； DSP控制器，用于控制相应网格上的高压喷气阀喷出高压气体将异纤吹落；所述的DSP存储单元、DSP处理器算法模块、DSP控制器与所述的图像采集卡分别信号连接，以实现对皮棉中的异性纤维的识别定位。

作为优选，所述的DSP处理器算法模块包括：接口电路传输层，所述的接口电路传输层存储用户的输入，并输出信号；流水线延时控制模块，所述的流水线延时控制模块根据所述的存储单元的工作模式为输出数据提供适合的延时时间；地址控制输出模块，所述的地址控制输出模块用于对地址和控制信号进行存储；时钟输出控制模块，所述的时钟输出控制模块用于对输出时间进行控制；数据存储通道，所述的数据存储通道用于对数据的存储提供双向控制。所述的DSP处理器算法模块采用改进的Otsu算法，增强分割效果，并且节省了处理时间。

作为优选，所述的自动吹落模块包括：电气控制单元，用于对整个系统的电气控制，并根据DSP控制器发出的控制信号实现对高压喷气单元的控制；高压喷气单元，用于将异纤吹落，通过DSP控制器发出的信号，以喷墨打印方式，瞬间以极快的速度将气体喷出，吹落异纤；异纤收集单元，用于将吹出的异纤进行收集，异纤将不会回到皮棉通道内。所述的高压喷气阀在棉层的两侧，并与棉层表面平行，在其对面是异纤的出口，所述的高压喷气阀与DSP控制器信号连接，所述的高压喷气阀与电气控制柜也信号连接，这样能够保证实现自动吹落模块的信号连接，达到对定位后的异性纤维的快速剔除。

本发明的有益效果是：通过该方法可以提高对棉花异性纤维剔除的准确性，并且该系统中输送模块，图像采集模块，异纤识别模块和自动吹落模块有机结合，有效地实现了对皮棉的移动、抓松、图像采集、可以提高白纸、白色丙纶等异性纤维的识别率，DSP算法能够实现对异性纤维的精确定位，在精确定位后，采用线阵高压喷气，瞬间喷出高压气体，吹掉异纤。

附图说明

图1是本发明基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法的一种流程图；

图2是本发明基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法中异纤定位坐标图；

图3是本发明基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统的一种结构示意图；

图4是本发明基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统中的图像采集卡工作原理方框图。

具体实施方式

下面通知具体实施例并结合附图对本发明的目的、技术方案作进一步具体说明。

实施例1：

在图3所示的实施例中，一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，包括输送模块1，图像采集模块2，异纤识别模块3和自动吹落模块4。

基于棉花三丝图像采集和DSP算法的棉花异性纤维的自动剔除系统，是在棉花进入输送模块1中后，边抓松、边移动，在移动的过程中并在紫外光的照射下，彩色CCD摄像机一帖一帖的获取图像高质量的棉花图像。高质量的棉花图像可以在很大程度上降低图像处理、识别算法的复杂度，提高系统整体性能。异纤识别模块3由二个部分组成：一是异物识别，运用图像处理技术，通过灰度变换、滤波、图像增强、图像分割后，准确识别异物；二是异物定位，在经过图像处理后，能够准确识别出异物了，把棉花图像放在一个64×64的矩形框中，通过相应算法处理得出异物的X，Y轴坐标（左下角为坐标原点），完成异物定位。自动吹落模块4依据喷墨打印机的原理，异物进行准确定位之后，通过DSP处理器，控制相应的喷气阀，在极短的时间内，喷出大压力的气体，将异物吹落。

如图1所示，总体的技术方案是：

步骤1：皮棉的输送抓松，利用开松装置采取边移动，边抓松，将进入的皮棉处理成棉层，棉层在重力和动力系统的作用下向下移动；该步骤中利用开松装置采取边移动，边抓松，将进入的皮棉处理成厚度为3cm、松散密度为3.1kg/m3的棉层，棉层在重力和动力系统的作用下向下移动。

步骤2：皮棉图像的采集，采集一帧一帧的皮棉图像，并存入DSP相应的存储单元中；采用在皮棉层输送通道的两侧分别设置光源和线阵高速CCD摄像机，在光源照射下，由线阵高速CCD摄像机采集皮棉图像，并将图像传入图像采集卡。

步骤3：图像的处理，将DSP处理器读取的存储单元中的图像数据进行批对，滤波、图像增强、二值化处理，把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像定位在64×64的坐标系中，从左下角开始扫描图像，如果异纤在各个小网格中的大小超过小网格面积的一半，则认为异纤占据整个小网格，在判断完异纤占据的所有网格后，计算出异纤的坐标，对其精确定位；利用DSP处理器算法模块读取所述的存储单元中的图像数据，对其进行预处理，并将预处理后的图像数据重新存入存储单元；所述的预处理是批对读取的图像进行滤波、图像增强、二值化处理等。并皮棉图像中的异纤包括头发丝，白色皮棉，细线等，使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，并对其精确定位。所述的精确定位是在通过计算出异纤的坐标实现的，具体是把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像与坐标系中对就，计算出异纤的坐标。

步骤4：异纤的自动吹落，将皮棉定位在一个方形区域中，对精确定位的异纤通过DSP控制器控制相应的喷气装置，快速吹落皮棉中的异纤。自动吹落模块采用喷墨打印原理，将皮棉定位在64×64的方形区域中，并通过DSP处理器算法模块控制相应的喷气阀，吹落皮棉中的异纤。

1、          输送模块

所述的输送模块用于对皮棉的抓松处理和移动输送，并将皮棉处理成厚度均匀松散适度的棉层；包括：除尘单元11，用于对皮棉内灰尘的清除；开松单元12，用于对除尘后的皮棉的移动，抓松，将皮棉处理成厚度为3cm、松散密度为3.1kg/m3的棉层。棉层在重力和动力系统的作用下向下移动。当厚度为3cm棉层内部有异纤时，异纤没有被棉层完全包裹住，识别模块处理后识别异纤并定位，由于棉层被抓松，自动吹落系统的高压喷气阀完全能将异纤吹落。

2、          图像采集模块

所述的图像采集模块用于对皮棉图像的采集，采集一帧一帧的皮棉图像，并存入DSP相应的存储单元中；所述的图像采集模块包括：光照单元21，包括高频荧光灯和紫外光源，用于对皮棉及异纤图像的照射，通过紫外光照使异纤能够清晰地显示在摄像机镜头前，便于图像的采集；图像采集单元，用于对光照下的皮棉及异纤图像的采集和存储。由线阵高速CCD摄像机22采集皮棉图像，并将图像传入图像采集卡23。所述的光源21和线阵高速CCD摄像机22分别在皮棉层通道的两侧。所述的线阵高速CCD摄像机22与所述的图像采集卡23设置有一条通信线。

其中，所述的图像采集卡23包括Camera-Link接口、LVDS驱动和接收电路、LVDS到LVTTL的转换电路及LVTTL到LVDS的转换电路、FPGA、液晶显示器及驱动电路（见图4）。

3、          异纤识别模块

所述的异纤识别模块，用于对存入DSP存储单元中的皮棉图像数据进行滤波、图像增强、二值化处理等预处理，并将预处理后的图像数据重新存入DSP存储单元；使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像与坐标系中对照，计算出异纤的坐标，实现对其精确定位。

所述的异纤识别模块包括：

DSP存储单元31，用于对通过图像采集单元中采集和存储的图像进行数据处理并储存；图2为异纤定位图，在DSP存储单元31的皮棉图像，经过平滑去噪，Otsu分割后的异纤被定位到64×64的网格中。从左下角开始扫描图像，如果异纤在各个小网格中的大小超过小网格面积的一半，则认为异纤占据整个小网格，在判断完异纤占据的所有网格后，DSP控制器将控制相应网格上的高压喷气阀喷出高压气体。

DSP处理器算法模块32，用于将DSP存储单元中的图像数据进行滤波、图像增强、二值化处理等预处理，并将预处理后的图像数据重新存入DSP存储单元，使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，并对其精确定位，增强分割效果，并且节省了处理时间。

改进的Otsu算法：

皮棉中的异纤有一个共同点，就是它们在整幅图片中所点的比例较小，灰度值一般比棉花低，由于皮棉图像只含黑、白两类，因此可先进行一次粗分割，在把灰度值最大和灰度值最小分割出来，然后对剩下的部分进行处理：

（1）获取图像的灰度直方图；

（2）按灰度级的大小顺序，遍历直方图，将第一个和最后一个峰值所对应的灰度值分别记为T0和T1，将图像的最大和最小灰度值分别记为minG和maxG；

（3）设为图像中像素点的灰度值，则、、、为该点相邻像素的灰度值。若且，那么用式（1-1）更新该像素灰度值，否则不变；

       （1-1）

（4）对如上变换过的图像采用Otsu方法实行二值化处理，且T在区间[a,b]中遍历，其中：

a=2×T0-minG,  b=2×T1-maxG

DSP控制器33，用于控制相应网格上的高压喷气阀喷出高压气体将异纤吹落；

其中，所述的DSP处理器算法模块32包括：接口电路传输层，所述的接口电路传输层存储用户的输入，并输出信号；流水线延时控制模块，所述的流水线延时控制模块根据所述的存储单元的工作模式为输出数据提供适合的延时时间；地址控制输出模块，所述的地址控制输出模块用于对地址和控制信号进行存储；时钟输出控制模块，所述的时钟输出控制模块用于对输出时间进行控制；数据存储通道，所述的数据存储通道用于对数据的存储提供双向控制。

4、          自动吹落模块

所述的自动吹落模块，用于对异纤的自动剔除吹落，采用喷墨打印方式，将皮棉定位在64×64的方形区域中，并通过DSP处理器算法模块控制相应的喷气阀，通过气体瞬间快速吹落皮棉中的异纤。

所述的自动吹落模块包括：

电气控制单元41，用于对整个系统的电气控制，并根据DSP控制器发出的控制信号实现对高压喷气单元的控制；

高压喷气单元42，用于将异纤吹落，通过DSP控制器发出的信号，瞬间以极快的速度将气体喷出，吹落异纤；

异纤收集单元43，用于将吹出的异纤进行收集，异纤将不会回到皮棉通道内。

所述的自动吹落模块4采用喷墨打印机原理，将皮棉定位在64×64的方形区域中，所述的高压喷气单元42在棉层的两侧，并与棉层表面平行，在其对面是异纤的出口。所述的高压喷气单元42与DSP控制器33之间设置有一条通信线，所述的高压喷气单元42与电气控制单元41之间设置有一条通信线。

本实施例中的自动剔除系统，输送模块1将进入的皮棉处理成厚度为3cm的棉层，棉层在重力的开松装置的作用下向下移动；皮棉通道由玻璃制造，皮棉通道两侧各有一组高速线阵CCD摄像机22和由高频荧光灯和紫外光源组成的照明设备21；当皮棉移动到高速线阵CCD摄像机处，并在高频荧光灯和紫外光源的照射下，紫外光源采用波长为320nm的紫外灯管作为辅助照明设备；高速线阵CCD摄像机采集皮棉图像；皮棉图像经过图像采集卡23，存入到DSP存储单元31中；皮棉图像在由异纤识别模块3中的DSP处理器算法模块32处理，并精确定位，DSP控制器33将控制高压喷气单元42瞬间喷出高压气体将异纤吹落，通过异纤通道将异纤排出到异纤收集装置中。

Claims (7)

1.一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：皮棉的输送抓松，利用开松装置采取边移动，边抓松，将进入的皮棉处理成棉层，棉层在重力和动力系统的作用下向下移动；所述的棉层的厚度为3cm、松散密度为3.1kg/m3；

步骤2：皮棉图像的采集，采集一帧一帧的皮棉图像，并存入DSP相应的存储单元中；采用在皮棉层输送通道的两侧分别设置光源和线阵高速CCD摄像机，在光源照射下，由线阵高速CCD摄像机采集皮棉图像，并将图像传入图像采集卡； 

步骤3：图像的处理，将DSP处理器读取的存储单元中的图像数据进行批对，滤波、图像增强、二值化处理，把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由改进的Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像定位在64×64的坐标系中，从左下角开始扫描图像，如果异纤在各个小网格中的大小超过小网格面积的一半，则认为异纤占据整个小网格，在判断完异纤占据的所有网格后，计算出异纤的坐标，对其精确定位；所述的精确定位是在通过计算出异纤的坐标实现的，具体是把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像与坐标系中对就，计算出异纤的坐标；

步骤4：异纤的自动吹落，将皮棉定位在一个方形区域中，对精确定位的异纤通过DSP控制器控制相应的喷气装置，快速吹落皮棉中的异纤；采用喷墨打印原理，将皮棉定位在64×64的方形区域中，并通过DSP处理器算法模块控制相应的喷气阀，吹落皮棉中的异纤。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除方法，其特征在于：步骤3中的改进的Otsu算法通过以下步骤获得：先进行一次粗分割，在把灰度值最大和灰度值最小分割出来，然后对剩下的部分进行处理：

获取图像                                                的灰度直方图；

按灰度级的大小顺序，遍历直方图，将第一个和最后一个峰值所对应的灰度值分别记为T0和T1，将图像的最大和最小灰度值分别记为minG和maxG；

设为图像中像素点的灰度值，则、、、为该点相邻像素的灰度值；若且，那么用式（1-1）更新该像素灰度值，否则不变；

       （1-1）

对如上变换过的图像采用Otsu方法实行二值化处理，且T在区间[a,b]中遍历，其中：

a=2×T0-minG,  b=2×T1-maxG。

3.一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，其特征在于：包括输送模块，图像采集模块，异纤识别模块和自动吹落模块；

所述的输送模块，用于对皮棉的抓松处理和移动输送，并将皮棉处理成厚度均匀松散适度的棉层；所述的输送模块包括：除尘单元，用于对皮棉内灰尘的清除；

开松单元，用于对除尘后的皮棉的移动，抓松，将皮棉处理成厚度为2cm至4cm、松散密度为2.8 kg/m3至3.5kg/m3的棉层；

所述的图像采集模块，用于对皮棉图像的采集，采集一帧一帧的皮棉图像，并存入DSP相应的存储单元中；

所述的异纤识别模块，用于对存入DSP存储单元中的皮棉图像数据进行滤波、图像增强、二值化处理等预处理，并将预处理后的图像数据重新存入DSP存储单元；使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，把皮棉图像放在一个具有坐标网格线的坐标系里，首先提取出由Otsu算法分离出的异纤信息，然后将异纤图像与坐标系中对照，计算出异纤的坐标，实现对其精确定位；

所述的自动吹落模块，用于对异纤的自动剔除吹落，采用喷墨打印方式，将皮棉定位在64×64的方形区域中，并通过DSP处理器算法模块控制相应的喷气阀，通过气体瞬间快速吹落皮棉中的异纤。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，其特征在于：所述的图像采集模块包括：

光照单元，包括高频荧光灯和紫外光源，用于对皮棉及异纤图像的照射，通过紫外光照使异纤能够清晰地显示在摄像机镜头前，便于图像的采集；

图像采集单元，用于对光照下的皮棉及异纤图像的采集和存储。

5.根据权利要求3所述的一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，其特征在于：所述的异纤识别模块包括：

DSP存储单元，用于对通过图像采集单元中采集和存储的图像进行数据处理并储存；

DSP处理器算法模块，用于将DSP存储单元中的图像数据进行滤波、图像增强、二值化处理等预处理，并将预处理后的图像数据重新存入DSP存储单元，使用改进的Otsu算法分割图像，以获取图像中的异纤信息，并对其精确定位；

 DSP控制器，用于控制相应网格上的高压喷气阀喷出高压气体将异纤吹落。

6.根据权利要求5所述的一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，其特征在于：所述的DSP处理器算法模块包括：

接口电路传输层，所述的接口电路传输层存储用户的输入，并输出信号；

流水线延时控制模块，所述的流水线延时控制模块根据所述的存储单元的工作模式为输出数据提供适合的延时时间；

地址控制输出模块，所述的地址控制输出模块用于对地址和控制信号进行存储；

时钟输出控制模块，所述的时钟输出控制模块用于对输出时间进行控制；

数据存储通道，所述的数据存储通道用于对数据的存储提供双向控制。

7.根据权利要求3所述的一种基于图像采集和DSP算法的棉花导纤自动剔除系统，其特征在于：所述的自动吹落模块包括：

电气控制单元，用于对整个系统的电气控制，并根据DSP控制器发出的控制信号实现对高压喷气单元的控制；

高压喷气单元，用于将异纤吹落，通过DSP控制器发出的信号，瞬间以极快的速度将气体喷出，吹落异纤；

异纤收集单元，用于将吹出的异纤进行收集，异纤将不会回到皮棉通道内。