CN103028555A - 基于hsi颜色特征的葡萄干色选检测方法 - Google Patents

Abstract

基于HSI颜色特征的葡萄干色选检测方法。主要特征是利用机器视觉技术对葡萄干进行颜色检测，根据颜色对其进行分类，提升其商品质量。检测信息采用葡萄干的彩色图像信息，根据具体的检测需求，把采集的图像从RGB空间转换到HSI空间后，利用H分量进行处理，简化了域值设置过程。采用CPLD加上DSP的结构构建葡萄干色选检测硬件平台，提升了其系统集成度、检测速度、可靠性。

Description

基于HSI颜色特征的葡萄干色选检测方法

技术领域

本发明涉及一种葡萄干的色选检测方法，利用CCD相机采集葡萄干的图像，在HSI颜色空间中根据色度（Hue）特征进行葡萄干的颜色检测与分选，给出分选信号，控制剔除机构将不同颜色的葡萄干区分开来。

背景技术

葡萄干又名草龙珠、蒲桃，是葡萄风干、阴干后的产品，主产于新疆、甘肃、陕西、河北、山东等地区，是一种深受人们喜爱的食物。

葡萄干根据品种和干燥工艺不同，会形成绿色、黄色、褐色、红色等多种颜色，在刚生产出来时往往多种颜色混杂在一起，品相不好，严重影响其商品品质。为提高其商品品质，在新疆等地多采用人工分拣技术按照颜色对其区分，从同一种颜色的葡萄干中挑选出其他颜色的葡萄干和杂质。近年来开始基于机器视觉技术自动对葡萄干按照颜色进行检测和分类，利用机械装置使葡萄干形成运动的“物料流”，匀速地从CCD相机前流过，采集到葡萄干图像后，利用后端的处理器对其进行分析和处理，根据其颜色特征进行识别，并发送分拣信号给剔除系统，控制剔除系统完成对异色颗粒和杂质进行剔除。

葡萄干的分拣主要是基于其颜色特征，常用的RGB空间中，R、G、B三种颜色具有相关性，不利于色选参数的设置和调整。而在HSI颜色空间中，H特征可以充分反映葡萄干的颜色特征，所以如果把采集的图像信息从RGB转换为HSI空间后再进行处理，则能够准确方便的调整参数，达到色选目的。

发明内容

本发明目的是解决现有技术中葡萄干分拣的色选参数不易设置、操作不便等问题，提供一种基于HSI颜色特征的葡萄干色选检测方法，利用机器视觉技术实现葡萄干的颜色分选和杂质剔除。

本发明提供的基于HSI颜色特征的葡萄干色选检测方法包括如下步骤：

第1、由光源对葡萄干进行50000Hz高频、高亮、稳定的照明，为高质量的图像采集提供必备条件；

第2、由CCD芯片进行图像采集，输出模拟信号到A/D，经A/D转换后的图像信号送入DSP处理器；

第3、DSP处理器收到图像信号后，首先将图像信号从RGB空间转换到HSI色彩空间中，利用H分量进行处理判断，依据为：

$\mathrm{Result}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{True},& \mathrm{if}(H<T_{\mathrm{threshold}})\\ \mathrm{False},& \mathrm{if}(H\&GreaterEqual;T_{\mathrm{threshold}})\end{array}\right.$

其中，H为图像信号的H分量；T_threshold是设定的色选域值，DSP处理器得到处理结果后，发送给剔除系统，实现异色颗粒和杂质的分选。

本发明具有如下特点：

1）利用机器视觉技术采集葡萄干的彩色信息，在DSP中把彩色信息从RGB空间转换到HSI空间，利用H分量进行颜色的检测，有效实现葡萄干色选。

2）采用CPLD加上DSP的结构构建葡萄干色选检测硬件平台，提升了其系统集成度、检测速度和可靠性。

本发明的优点和积极效果：

1、利用CCD相机采集彩色的葡萄干物料信号，实现葡萄干的无损、快速检测，大大提高加工分选效率，从而提升葡萄干的商品质量。

2、将色选图像信号从RGB空间转换到HSI空间处理，简化处理方式，便于维护和操作。

附图说明

图1为系统结构框图；

图2为RGB色彩空间模型；

图3为HSI色彩空间模型。

具体实施方式

本发明方法使用的装置如图1所示，包括光源、CCD采集芯片及CCD驱动信号放大、ROM/RAM、DSP处理器、人机界面、剔除机构等。

本发明所述的基于HSI颜色特征的葡萄干色选检测方法的具体步骤如下：

1、由光源对葡萄干进行高亮、稳定的照明，为高质量的图像采集提供必备条件；

光源采用高频的荧光灯，其频率在50000Hz以上，已防止频闪造成图像条纹，影响图像采集质量。光源由高频驱动电路进行驱动。

2、由CCD采集芯片进行图像采集，输出模拟信号到A/D，经A/D转换后的图像数字信号送入DSP处理器；

CCD采集芯片采用2048象素的彩色线阵CCD，驱动信号由CPLD（ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件）发出，驱动CCD采集芯片按照设定的时序采集，输出模拟信号到A/D，转换成数字信号后送入DSP（Digital Signal Processor）处理器。DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器，其内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。

3、DSP处理器收到图像数字信号后，首先将图像数字信号从RGB空间转换到HSI色彩空间中，利用H分量进行处理判断；

图像数字信号进来后是RGB信号，为方便处理，DSP收到图像信号后，首先将其从RGB空间(图2)转换到HSI(图3)色彩空间中，利用H分量进行处理判断，依据为：

$\mathrm{Result}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{True},& \mathrm{if}(H<T_{\mathrm{threshold}})\\ \mathrm{False},& \mathrm{if}(H\&GreaterEqual;T_{\mathrm{threshold}})\end{array}\right.$

其中，H为图像信号的色调分量；T_threshold是设定的色选域值，由用户根据葡萄干的不同从人机界面输入。如从绿色葡萄干中分选黄色颗粒时，黄色颗粒的H分量一般在100左右；而绿色葡萄干H分量一般大于150，所以设定T_threshold为130左右即可。DSP得到处理结果后，将其发送给剔除系统，实现异色颗粒和杂质的分选。

具体分拣过程

在工作时，葡萄干的颜色分选需要振动送料器、滑槽、剔除气枪等附件配合，其具体工作过程或者实施方式为：

1、葡萄干料在振动送料器驱动下，沿光滑的滑槽滑下，成单层均匀通过CCD相机的检测区域。

2、在高频荧光等照射下，葡萄干的反射光信号经过相机镜头在CCD表面进行光积分。在CPLD驱动下，光积分信号进入A/D变成数字信号，最后进入DSP的内存中，成为图像信号。

3、在DSP中首先将图像信号从RGB空间转换为HSI色彩空间，然后根据设定的域值对其进行识别和判断。如果结果是False，则发送剔除信号给气枪等剔除机构。

4、剔除机构收到分选信号后，判断葡萄干所在的气枪位置编号，然后打开气枪阀门，喷出高压空气，将异色葡萄干从正常的物料流中“吹”到异色料收集仓中，实现分拣。

Claims (1)

1.一种基于HSI颜色特征的葡萄干色选检测方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

第1、由荧光灯对葡萄干进行高频、高亮、稳定的照明，为高质量的图像采集提供必备条件；

第2、由CCD芯片进行图像采集，CCD在CPLD驱动下工作，CCD的输出信号经A/D转换后转变为数字信号送入DSP处理器；

第3、DSP处理器收到图像信号后，首先将图像信号从RGB空间转换到HSI色彩空间中，利用H分量进行处理判断，依据为：

$\mathrm{Result}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{True},& \mathrm{if}(H<T_{\mathrm{threshold}})\\ \mathrm{False},& \mathrm{if}(H\&GreaterEqual;T_{\mathrm{threshold}})\end{array}\right.$

其中，H为图像信号的H分量；T_threshold是设定的色选域值，DSP处理器得到处理结果后，发送给剔除系统，实现异色颗粒和杂质的分选。

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