CN103090818B - 包衣种子质量测定的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包衣种子质量测定的方法、装置及系统，其中，方法包括采集包衣种子的图像；通过对所述图像进行识别，获取所述包衣种子的轮廓特征参数；根据所述轮廓特征参数，计算得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。本发明提供一种包衣种子质量测定的方法、装置及系统，通过视觉检测技术，使包衣种子整齐度和裂解度的精确化和自动化测定得以实现，不仅提高了检测精度，提升了检测效率，且操作简便，减少人力投入。

Description

包衣种子质量测定的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及包衣种子检测技术，尤其涉及一种包衣种子质量测定的方法、装置及系统。

背景技术

包衣种子是种子经丸粒化技术处理得到的种子。种子丸粒化技术可以将小粒种子或者表面不规则的种子，通过制丸机将助剂和粉状惰性物质包裹在种子表面，在不改变原种子的生物学特性的基础上，增加种子的质量和体积，形成具有一定大小、一定强度、表面光滑的球形或准球形颗粒。包衣种子不仅可以使机械化播种得以实现，且能提高机械化播种的均匀性和精确性，提高种子的发芽率和出苗整齐度。

裂解度和整齐度是包衣种子质量检验中的重要指标。目前，现有的包衣种子裂解度测定普遍采用的方法是，对于具有设定粒数的一批试样种子，将充分晒干的包衣种子置于培养皿湿润滤纸上，5分钟后，通过人工观察得到开裂、松散的种子粒数，并除以试样总粒数得到此批试样种子的裂解度值；此外，整齐度是包衣种子的外形指标，目前普遍采用过筛称重的方法测定包衣种子的整齐度。

显而易见，在现有的包衣种子质量检验方法，检测效率和精度较低，并且耗费人力，因此，迫切需要提供一种能够精确、自动测定包衣种子裂解度和整齐度的方法。

发明内容

本发明提供一种包衣种子质量测定的方法、装置及系统，以解决现有技术中包衣种子质量测定效率低且精确度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种包衣种子质量测定的方法，包括：

采集包衣种子的图像；

通过对所述图像进行识别，获取所述包衣种子的轮廓特征参数；

根据所述轮廓特征参数，计算得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

本发明还提供了一种包衣种子质量测定的装置，包括：

图像采集模块，用于采集所述包衣种子的图像；

识别模块，用于通过进行图像识别，获取所述包衣种子的轮廓特征参数；

参数计算模块，用于根据所述轮廓特征参数，计算得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

此外，本发明还提供了一种包衣种子质量测定的系统，包括测定实验台和控制器，其中，所述控制器包括本发明所提供的包衣种子质量测定的装置；所述测定试验台包括机座单元和测试单元；

所述机座单元包括底座和立板，所述立板设置在所述底座上；

所述测试单元包括测试台、培养皿和摄像头，所述测试台固定设置于所述底座上，所述培养皿放置于所述测试台上，用以放置被测试的包衣种子，所述摄像头与所述立板连接且设置于所述测试台正上方，所述摄像头将采集的图像发送至所述控制器。

本发明提供的包衣种子质量测定的方法、装置及系统，通过视觉检测技术，使包衣种子裂解度和整齐度的精确化和自动化测定得以实现，不仅提高了检测精度，提升了检测效率，且操作简便，减少人力投入。

附图说明

图1为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的方法中步骤104的流程图；

图3为本发明另一实施例提供的包衣种子质量测定的方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的装置的一结构示意图；

图5为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的装置的又一结构示意图；

图6为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的装置的另一结构示意图；

图7为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的系统中测定试验台的主视图；

图8为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的系统中测定试验台的右视图；

图9为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的系统中测定试验台的俯视图。

附图标记：

1-底座；         2-测试台；     3-延伸臂；

4-第一锁母；     5-调节臂；     6-第二锁母；

7-补光灯；       8-摄像头；     9-摄像头固定臂；

10-移动平台；    11-滑轨；      12-电机固定板；

13-电机；        14-串口；      15-滑轨固定板；

16-上限位开关；  17-触发块；    18-下限位开关；

19-立板；        20-联轴器；    21-丝杆；

22-丝杆固定块；  23-培养皿；    24-螺栓。

具体实施方式

整齐度是衡量包衣种子大小一致性和均匀性的外形指标，裂解度是衡量包衣种子经湿润试纸的浸润后自然开裂能力的指标，无论是整齐度还是裂解度都可以用包衣种子的面积特征来测定。

图1为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的方法的流程图。如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤102、采集包衣种子的图像。

具体的，包衣种子的图像为多个包衣种子均匀排列的平面图像，采集的包衣种子的图像是通过摄像机拍照，经模数转换为数字信号传送至控制器的图像数据。

步骤103、通过对所述图像进行识别，获取所述包衣种子的轮廓特征参数。

具体的，在提取所需包衣种子的轮廓特征参数前，需对采集的包衣种子单帧图像进行预处理，首先，对图像进行灰度化处理，用来减少数据量和提高处理速度；其次，由于图像成像过程和模数转换过程中多因素的影响，采集的图像带有噪声信号，需对图像再进行滤波处理，滤波后的图像较好的去除了噪声，包衣种子轮廓清晰，包衣种子的细节特征也得以保留。

图像经预处理后，结合阈值法和边缘检测将包衣种子从背景图像中分离出来，并通过数学形态学对二值化图像处理以平滑轮廓边界，然后，从多个包衣种子组成的排列中逐个提取单粒包衣种子图像的轮廓特征参数，得到被测试的包衣种子的轮廓特征参数数列。优选的轮廓特征参数为面积，但不局限于面积，还可以是包衣种子的周长、长、宽或圆形度等特征参数。

步骤104、根据所述轮廓特征参数，计算得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

通过对得到的被测试的包衣种子的面积特征参数数列计算，得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

本实施例的包衣种子质量测定的方法，通过采集包衣种子的图像进行识别，获取包衣种子的轮廓特征参数，计算得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值，能够显著提高包衣种子测定的效率和精度，减少人力投入。

进一步，上述实施例中的包衣种子质量测定的方法的步骤102具体包括：

接收摄像头采集的所述包衣种子单帧图像作为整齐度或者裂解度测定用图像。

选择采集整齐度单帧图像时，摄像头即时接收到拍照指令，自动对焦成像，控制器接收经模数转换的包衣种子单帧图像，并将包衣种子单帧图像设定为整齐度测定用图像；

由于测定裂解度时需要包衣种子经湿润试纸的浸润5分钟，因此，选择采集裂解度单帧图像时，在延时5分钟后摄像头接收到发送的拍照指令，自动对焦成像，控制器接收经模数转换的包衣种子单帧图像，并将包衣种子单帧图像设定为裂解度测定用图像。

进一步，图2为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的方法中步骤104的流程图，如图2所示，本实施例的包衣种子质量测定的方法的步骤104具体包括：

步骤104a、根据所述轮廓特征参数，计算所述包衣种子总粒数。

统计步骤103得到的被测试的包衣种子的面积特征参数数列的项数，并将所得值作为包衣种子总粒数。

步骤104b、比较所述轮廓特征参数和标定阈值，将轮廓特征参数超出所述标定阈值范围的包衣种子图像剔除。

根据包衣种子的不同，设定有不同的面积阈值，无论是整齐度还是裂解度，判定超出面积阈值的包衣种子为不合格，将步骤103中得到被测试的包衣种子的面积特征参数数列与面积阈值一一比对，将超出阈值的项剔除，得到合格包衣种子的面积特征参数数列。

步骤104c、计算剩余的合格包衣种子粒数。

统计步骤104b中合格包衣种子的面积特征参数数列的项数，并将所得值作为合格包衣种子粒数。

步骤104d、将所述合格包衣种子粒数除以所述包衣种子总粒数，得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

将步骤104b中得到的合格包衣种子粒数除以步骤104a中得到的包衣种子总粒数，得到被测试的包衣种子的整齐度值或是裂解度值。

图3为本发明另一实施例提供的包衣种子质量测定的方法的流程图。本实施例基于上述实施例实现，如图3所示，本实施例的包衣种子质量测定的方法在步骤102之前还包括：

步骤101、对被测的所述包衣种子进行补光。

在采集包衣种子的图像之前，可以通过补光灯控制器接收补光指令，在摄像机快门动作之前，点亮补光灯，保证灯光照射在被测试的包衣种子上。对包衣种子补光，保证了拍照环境的照度，提高了采集图像的质量，便于后期的图像识别。

更进一步，如图3所示，本实施例的包衣种子质量测定的方法在步骤101之前还包括：

步骤100、接收摄像头采集的所述包衣种子的实时图像，根据所述实时图像对所述摄像头焦距进行调整。

具体的，轮廓边缘的梯度为被测物和背景之间的对比度，以轮廓边缘的梯度作为聚焦依据，离焦的图像，轮廓边缘模糊不清，对比度下降，离焦越远，对比度越低。摄像机实时采集包衣种子的图像，控制器实时接收经模数转换后的包衣种子图像，对接收的图像进行识别，提取包衣种子轮廓边缘的梯度信息，通过包衣种子轮廓边缘的梯度，判断摄像头对焦是否准确，图像是否清晰，并给出控制信号控制摄像机的运动，根据对接收到的每一帧图像实时判断，实时给出控制信号控制摄像机的运动，直到采集到的图像中包衣种子轮廓边缘的梯度满足要求，完成摄像头的调焦。聚焦依据不仅可以利用轮廓边缘的梯度信息，还可以利用图像中其它的有效信息进行判断，例如频率、相位等。采用此方法对摄像头调焦，响应速度快且灵活方便。

基于上述实施例提供的包衣种子质量测定的方法，本发明还提供了一种包衣种子质量测定的装置，图4本发明实施例提供的包衣种子质量测定的装置的一结构示意图，如图4所示，本实施例的装置包括图像采集模块51、识别模块52和参数计算模块53。

其中，图像采集模块51用于采集包衣种子的图像；识别模块52，与图像采集模块51连接，用于通过进行图像识别，获取包衣种子的轮廓特征参数；参数计算模块53，与识别模块52连接，用于根据轮廓特征参数，计算得到包衣种子的整齐度值或裂解度值。

本实施例的装置的各功能模块可用于执行上述方法实施例提供的如图1所示的流程，其具体工作原理不再赘述，详见上述方法实施例的描述。

进一步，本实施例的图像采集模块51具体用于接收摄像头采集的所述包衣种子单帧图像作为整齐度或者裂解度测定用图像。

图像采集模块51可用于执行上述方法实施例提供的步骤102的具体实施方式，其具体工作原理不再赘述，详见上述方法实施例的描述。

进一步，图5为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的装置的又一结构示意图，如图5所示，本实施例的参数计算模块53包括：总粒数计算单元531、参数比较单元532、合格粒数计算单元533和整齐度值或裂解度值计算单元534。

具体的，总粒数计算单元531，用于根据所述轮廓特征参数，计算所述包衣种子总粒数；参数比较单元532，用于比较所述轮廓特征参数和标定阈值，将轮廓特征参数超出所述标定阈值范围的包衣种子图像剔除；合格粒数计算单元533，与参数比较单元532连接，用于计算剩余的合格包衣种子粒数，整齐度值或裂解度值计算单元534，与总粒数计算单元531和参数比较单元532连接，用于将所述合格包衣种子粒数除以所述包衣种子总粒数，得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

参数计算模块53的功能单元可用于执行上述方法实施例提供的步骤104的实施方式的流程，其具体工作原理不再赘述，详见上述方法实施例的描述。

本实施例的装置，通过采集包衣种子图像，对图像进行处理，获取包衣种子的轮廓特征参数，并根据轮廓特征参数计算得到包衣种子的整齐度值或裂解度值。实现了包衣种子整齐度和裂解度的精确化和自动化测定，不仅提高了检测精度，提升了检测效率，且操作简便，解放了人力。

基于上述实施例提供的包衣种子质量测定的装置，图6为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的装置的另一结构示意图，本实施例的装置还包括补光模块71和调焦模块72，其中，补光模块71，用于对被测的包衣种子进行补光；调焦模块72，用于接收摄像头采集的所述包衣种子的实时图像，根据所述实时图像对所述摄像头焦距进行调整。

补光模块71可用于执行上述方法实施例提供的步骤101的实施方式的流程，其工作原理不再赘述，详见上述方法实施例的描述。

调焦模块72可用于执行上述方法实施例提供的步骤100的实施方式的流程，其工作原理不再赘述，详见上述方法实施例的描述。

本实施例提供的包衣种子质量测定的装置，加入补光模块，保证了拍照环境的照度，提高了采集图像的质量，便于后期的图像识别。且通过调焦模块，自动并精确的实现了摄像机的调焦。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

基于上述实施例提供的包衣种子质量测定的装置，本发明还提供了一种包衣种子质量测定的系统。图7为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的系统中测定试验台的主视图。图8为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的系统中测定试验台的右视图。图9为本发明实施例提供的包衣种子质量测定的系统中测定试验台的俯视图。结合图7、图8、图9所示，本实施例的系统包括测定试验台和控制器，其中，控制器包括本发明任意实施例所提供的包衣种子质量测定的装置。测定实验台包括机座单元和测试单元，机座单元包括底座1和立板19，测试单元包括测试台2、培养皿23和摄像头8，立板19固定设置于底座1上，测试台2固定设置于底座1上，培养皿23放置于测试台2上，用以放置被测试的包衣种子，摄像头8与立板19上端连接且设置于测试台2正上方，摄像头8的镜头正对培养皿23中的包衣种子，摄像头8将采集的图像发送至控制器。

摄像头8与控制器之间连有图像信号调理模块，摄像头8接收控制器发送的拍照指令，拍照成像，控制器接收经模数转换后的包衣种子图像，图像数据经控制器处理、比较和计算后得到所测试的包衣种子的整齐度值或裂解度值。

本实施例提供的包衣种子质量测定的系统，通过视觉检测技术，使包衣种子整齐度和裂解度的精确化和自动化测定得以实现，不仅提高了检测精度，提升了检测效率，且操作简便，解放了人力。

进一步，测定试验台还包括用于驱动所述摄像头8在竖直方向运动的移动单元，移动单元包括滑轨固定板15、滑轨11、电机固定板12、电机13和移动平台10，其中，滑轨固定板15与立板19固定连接，滑轨11平行设置于滑轨固定板15之上，移动平台10滑设在滑轨11上，滑轨11与移动平台10嵌套连接，摄像头8与移动平台10固定连接，电机固定板12固定于立板19顶端，电机13固定于电机固定板12之上。

电机13的电机驱动器通过串口14与控制器连接，用于接收控制器发送的电机控制信号，以驱动所移动平台10沿滑轨11移动，进而实现摄像头8的调焦。

基于上述移动单元，电机13优选的是步进电机，移动单元还包括联轴器20、丝杆21和丝杠固定块22，其中，两个丝杆固定块22固定设置在滑轨固定板15之上，丝杠固定块22内部设置有轴承，丝杆21上、下两端分别与两个丝杆固定块22内的轴承配合，丝杆21上端还通过联轴器20与电机13固定连接，丝杆21的螺母与移动平台10固定连接，电机13驱动丝杠21转动，通过丝杠21的螺母驱动移动平台10在滑轨11上移动。此外，电机13并不局限于步进电机，还可选用能输出直线运动的电机。

进一步，测定试验台还包括有限位单元，用于控制移动平台10行程，限位单元包括上限位开关16、触发块17和下限位开关18，其中，上限位开关16和下限位开关18上下间隔设置在滑轨固定板15侧面，触发块17设置在移动平台10侧面且位于上限位开关16和下限位开关17之间。

上限位开关16和下限位开关18通过串口14与控制器连接，触发块17用于感应上限位开关16或下限位开关18，控制器接收经信号调理模块处理后的触发信号，以控制所述移动平台10停止移动，防止电机13过载，保护电机13在安全移动范围内工作。

此外，测定试验台还可包括用于提高被测包衣种子照度的补光单元。

具体的，补光单元包括多个补光子单元和补光控制器，补光子单元均匀布置在测试台2周围，其中，补光子单元优选的是两个，对称设置于测试台2两侧，补光子单元包括补光灯支架和补光灯7，补光灯支架与底座1固定连接，补光灯7固定于补光灯支架上，补光灯控制器用于接收包衣种子质量测定的装置发送的补光指令，以控制补光灯7实施补光。

其中，补光灯支架包括延伸臂3、调节臂5、第一锁母4和第二锁母6，延伸臂3的一端固定于底座1上，另一端通过第一锁母4与调节臂5的一端连接，调节臂5的另一端则通过第二锁母6与补光灯7连接，通过第一锁母4调节延伸臂3与调节臂5之间的角度，通过第二锁母6调节调节臂5与补光灯7之间的角度。

补光单元通过采用对称布局和可调整补光角度的补光灯支架，保证了拍照环境的照度，提高了采集图像的质量，便于后期图像识别。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种包衣种子质量测定的方法，其特征在于，包括：

采集包衣种子的图像；

通过对所述图像进行识别，获取所述包衣种子的轮廓特征参数；

根据所述轮廓特征参数，计算得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值；具体包括：

根据所述轮廓特征参数，计算所述包衣种子总粒数；

比较所述轮廓特征参数和标定阈值，将轮廓特征参数超出所述标定阈值范围的包衣种子图像剔除；

计算剩余的合格包衣种子粒数；

将所述合格包衣种子粒数除以所述包衣种子总粒数，得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

2.根据权利要求1所述的包衣种子质量测定的方法，其特征在于：所述采集包衣种子的图像具体为：

接收摄像头采集的所述包衣种子单帧图像作为整齐度或者裂解度测定用图像。

3.根据权利要求1或2所述的包衣种子质量测定的方法，其特征在于，在所述采集包衣种子的图像之前，还包括：

对被测的所述包衣种子进行补光。

4.根据权利要求1或2所述的包衣种子质量测定的方法，其特征在于，在所述采集包衣种子的图像之前，还包括：

接收摄像头采集的所述包衣种子的实时图像，根据所述实时图像对所述摄像头焦距进行调整。

5.一种包衣种子质量测定的装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于采集所述包衣种子的图像；

识别模块，用于通过对所述图像进行识别，获取所述包衣种子的轮廓特征参数；

参数计算模块，用于根据所述轮廓特征参数，计算得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值；

所述参数计算模块包括：

总粒数计算单元，用于根据所述轮廓特征参数，计算所述包衣种子总粒数；

参数比较单元，用于比较所述轮廓特征参数和标定阈值，将轮廓特征参数超出所述标定阈值范围的包衣种子图像剔除；

合格粒数计算单元，用于计算剩余的合格包衣种子粒数；

整齐度值或裂解度值计算单元，用于将所述合格包衣种子粒数除以所述包衣种子总粒数，得到所述包衣种子的整齐度值或裂解度值。

6.根据权利要求5所述的包衣种子质量测定的装置，其特征在于：所述图像采集模块具体用于接收摄像头采集的所述包衣种子单帧图像作为整齐度或者裂解度测定用图像。

7.根据权利要求5或6所述的包衣种子质量测定的装置，其特征在于：还包括补光模块，用于对被测的包衣种子进行补光。

8.根据权利要求5或6所述的包衣种子质量测定的装置，其特征在于，还包括调焦模块，用于接收摄像头采集的所述包衣种子的实时图像，根据所述实时图像对所述摄像头焦距进行调整。

9.一种包衣种子质量测定的系统，其特征在于，包括测定试验台和控制器，所述控制器包括权利要求5-8任一所述的包衣种子质量测定的装置；所述测定试验台包括机座单元和测试单元；

所述机座单元包括底座和立板，所述立板设置在所述底座上；

所述测试单元包括测试台、培养皿和摄像头，所述测试台固定设置于所述底座上，所述培养皿放置于所述测试台上，用以放置被测试的包衣种子，所述摄像头与所述立板连接且设置于所述测试台正上方，所述摄像头将采集的图像发送至所述控制器。

10.根据权利要求9所述的包衣种子质量测定的系统，其特征在于，所述测定试验台还包括用于驱动所述摄像头在竖直方向运动的移动单元；

所述移动单元包括滑轨固定板、滑轨、电机和移动平台，所述滑轨固定板与所述立板固定连接，所述滑轨设置于所述滑轨固定板之上，所述移动平台滑设在所述滑轨上，所述摄像头与所述移动平台固定连接，所述电机用于接收所述控制器发送的控制信号，以驱动所述移动平台沿所述滑轨移动。

11.根据权利要求10所述的包衣种子质量测定的系统，其特征在于，所述移动单元还包括丝杆，所述丝杆一端与所述电机连接，所述丝杆的螺母设置在所述移动平台上，所述电机驱动丝杠转动，通过螺母驱动所述移动平台在所述滑轨上移动。

12.根据权利要求10或11所述的包衣种子质量测定的系统，其特征在于，还包括用于控制所述移动平台行程的限位单元；

所述限位单元包括上限位开关、触发块和下限位开关；所述上限位开关和下限位开关上下间隔设置在所述滑轨固定板侧面，所述触发块设置在所述移动平台侧面且位于所述上限位开关和下限位开关之间；

所述触发块用于感应所述上限位开关或下限位开关，并向所述控制器发送触发信号，以控制所述移动平台停止移动。

13.根据权利要求9-11任一项所述的包衣种子质量测定的系统，其特征在于，所述测定试验台还包括用于提高被测包衣种子照度的补光单元。

14.根据权利要求13所述的包衣种子质量测定的系统，其特征在于，所述补光单元包括多个补光子单元和补光控制器，所述补光子单元均匀布置在所述测试台周围；

所述补光子单元包括补光灯支架和补光灯，所述补光灯支架与所述底座固定连接，所述补光灯固定于所述补光灯支架上，所述补光控制器用于接收上位机发送的补光指令，以控制所述补光灯实施补光。

15.根据权利要求14所述的包衣种子质量测定的系统，其特征在于，所述补光灯支架包括延伸臂、调节臂、第一锁母和第二锁母，所述延伸臂的一端固定于所述底座上，另一端通过所述第一锁母与所述调节臂的一端连接，所述调节臂的另一端则通过所述第二锁母与所述补光灯连接，通过所述第一锁母调节所述延伸臂与所述调节臂之间的角度，通过所述第二锁母调节所述调节臂与所述补光灯之间的角度。