CN103674957A - 黄粒米粒检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种黄粒米粒检测方法，黄粒米粒与正常米粒在色度表现上有比较大的区别，可以利用HSI色彩空间上的色度分量H值的不同分布将黄粒米粒和正常米粒区分开来，准确度高。同时本发明还提供一种利用上述检测方法的检测系统，用来快速测量米粒的黄粒米粒率。
Description
技术领域
本发明涉及一种黄粒米粒检测方法及系统。
背景技术
黄粒米粒率是衡量稻谷外观品质的重要指标之一，它是由于黄粒曲霉，烟曲霉等霉菌污染后发生霉变，胚乳呈黄粒色。国标GB1350—1999中规定，黄粒米粒是指胚乳呈黄粒色，与正常米粒色泽明显不同的颗粒。稻谷在收获期间，如遇高温多雨未能及时脱粒干燥，米质很容易被沤黄，加工的大米，常带有黄粒米粒，严重时可使整批大米带有黄色。产生黄粒米粒的主要原因是大米中的营养成分发生了成色反应，一般认为是粮食中的氨基酸和糖类等物质发生反应而产生颜色，也称为非酶褐变。稻谷水分、堆垛温度和微生物作用是黄变的重要条件。黄变过程中，其优势菌是枯草芽泡杆菌，该菌的出现率随粮温升高而增加，黄粒米粒与黄粒曲霉毒素B,、杂色曲霉素含量的高低无相关性。但黄粒米粒品质劣变，食用和种用价值降低，且易被霉菌侵染并产生毒素，因此，检测大米中黄粒米粒率是保证大米食品安全的重要手段之一。
理论上来说可以通过最大类间方差的办法将黄粒米粒与普通米粒区分出来。但是实际情况是由于在光源照射下拍摄图片的缘故，普通米粒上有一部分的反光区域与黄粒米的灰度值有很大部分的重合，通过最大类间方差来区分普通米粒与黄粒米粒的准确率不高。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种准确率高的黄粒米粒检测方法及便利检测出黄粒米粒的检测系统。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，一种黄粒米粒检测方法，包括以下步骤：
一、拍摄米粒的RGB图像；
二、将米粒的RGB图像转换为灰度图像；
三、将灰度图像去噪；
四、采用类间最大方差法计算自适应分割的阈值；
五、按照阈值将灰度图像转换为米粒为白色，背景为黑色的黑白二值图像；
六、按照区域连通法计算米粒总数和每一米粒的起始坐标；
七、计算单个米粒的像素总数pixel_sum；
八、将米粒的RGB图像转换为HSI图像；
九、检测米粒的H分量，并将每一个米粒的所有像素对应的HSI图像的H分量数值相加获得hue_sum；
十、根据公式hue_average=hue_sum/pixel_sum计算米粒的H分量均值hue_average；
十一、比较hue_average值与预设取值范围值,当hue_average值在预设取值范围时，判定为黄粒米粒；
十二、将判定的黄粒米粒总数与米粒总数相除算得黄粒米粒率。
优选的，步骤十一中预设取值范围为[70,92]。
优选的，所述步骤三中采用3*3中值滤波。
本发明还提供一种快速测量米粒的黄粒米粒率和黄粒度的检测系统，包括米粒放置装置、米粒图像采集装置、图像分析处理装置、输入输出装置，所述图像分析处理装置自动执行上述检测方法的步骤二至十五。
优选的，所述米粒放置装置包括托盘，所述托盘具有黑色的带小粒凹坑用于收容米粒。
优选的，所述托盘设有卡槽以便抽出或推回。
优选的，所述输入输出装置包括触控式LED液晶显示屏。
与现有技术相比，本发明至少具有如下技术效果：利用HSI色彩空间上的色度分量H值的不同分布将黄粒米粒和正常米粒区分开来，准确度高。同时利本发明还提供一种利用上述检测方法的检测系统，用来快速测量米粒的黄粒米粒率。
附图说明
图1为本发明涉及的黄粒米粒检测系统的示意图。
图2为本发明涉及的黄粒米粒检测系统的主视图。
图3为本发明涉及的黄粒米粒检测系统的托盘示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
黄粒米粒与正常米粒在色度表现上有比较大的区别，可以利用HSI色彩空间上的色度分量H值的不同分布将黄粒米粒和正常米粒区分开来。
首先将摄像头拍到的米粒RGB图像转换成灰度图像，然后做3*3中值滤波去除噪声，之后采用类间最大方差法（OTUS）计算自适应分割阈值，并按照计算出的阈值将灰度图像变换成米粒为白色，背景为黑色的二值黑白图像，再按照区域连通法计算出所有米粒的总数m_sum以及每一个米粒的起始坐标。之后将摄像头获得的RGB图像转换成HSI图像，并按以下的操作计算每一米粒的HSI图像的H分量数据并进行辨识，从而判断决定出该米粒是否是黄粒米粒。
首先计算每一米粒的像素总数pixel_sum，然后将每一个米粒的所有像素对应的HSI图像的H分量数值相加获得hue_sum，依据下式计算出每一个米粒的H分量的平均值hue_average。
hue_average=hue_sum/pixel_sum
判断该hue_average是否在[70,92]之间，若是则可以判定该米粒是黄粒米粒，不在这个数值范围内的米粒可以认定为非黄粒米粒。
按上述方法检测通过区域联通法辨识出来的所有米粒，可获得黄粒米粒数m_yellow,再根据下式可求出黄粒米粒率：
黄粒米粒率（%）=m_yellow/m_sum*100%
本发明还提供一种利用上述检测方法的黄粒米粒检测系统，该检测系统能快速地检测黄粒米粒，并进而计算出黄粒米粒率等信息。
请参见图1-图3，检测系统包括：
米粒放置装置、米粒图像采集装置、图像分析处理装置、输入输出装置。
米粒放置装置，包括黑色的带小粒凹坑3的托盘1。该托盘1设有卡槽2以便抽出或推回。
米粒图像采集装置，包括数字摄像机4，用于采集数字图像。进一步的，为了获得良好图像效果，本发明的检测系统还包括光源5。
图像分析处理装置，用于通过程序对采集到的数字图像按照上述检测方法进行处理，从而计算出黄粒米粒率、米粒总数、黄粒米粒数。图像分析处理装置，包括用于提供能量的电源6，用于运算的系统主板7和用于存储相关数据的CF卡8。
输入输出装置，包括触控式LED液晶显示屏10，用于指示操作步骤、显示检测结果、拍摄的原始图像、显示分析出的普通米粒的图像、黄粒米粒的图像以及黄粒米粒的黄粒部分的黑白二值图像。
为了保证零部件安全，检测系统还包括外壳9。
从以上技术方案可以看出，该装置能准确地对黄粒米粒率以及米粒个数等进行检测。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种黄粒米粒检测方法，包括以下步骤：
一、拍摄米粒的RGB图像；
二、将米粒的RGB图像转换为灰度图像；
三、将灰度图像去噪；
四、采用类间最大方差法计算自适应分割的阈值；
五、按照阈值将灰度图像转换为米粒为白色，背景为黑色的黑白二值图像；
六、按照区域连通法计算米粒总数和每一米粒的起始坐标；
七、计算单个米粒的像素总数pixel_sum；
八、将米粒的RGB图像转换为HSI图像；
九、检测米粒的H分量，并将每一个米粒的所有像素对应的HSI图像的H分量数值相加获得hue_sum；
十、根据公式hue_average=hue_sum/pixel_sum计算米粒的H分量均值hue_average；
十一、比较hue_average值与预设取值范围值，当hue_average值在预设取值范围时，判定为黄粒米粒；
十二、将判定的黄粒米粒总数与米粒总数相除算得黄粒米粒率。
2.根据权利要求1所述的黄粒米粒检测方法，其特征在于：所述步骤十一中预设取值范围为[70,92]。
3.根据权利要求1所述的黄粒米粒检测方法，其特征在于：所述步骤三中采用3*3中值滤波。
4.一种黄粒米粒检测系统，包括米粒放置装置、米粒图像采集装置、图像分析处理装置、输入输出装置，其特征在于：所述图像分析处理装置自动执行权利要求1-3中任一项检测方法的步骤二至十五。
5.根据权利要求4所述的黄粒米粒检测系统，其特征在于：所述米粒放置装置包括托盘，所述托盘具有黑色的带小粒凹坑用于收容米粒。
6.根据权利要求5所述的黄粒米粒检测系统，其特征在于：所述托盘设有卡槽以便抽出或推回。
7.根据权利要求4所述的黄粒米粒检测系统，其特征在于：所述输入输出装置包括触控式LED液晶显示屏。
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