CN108480232B - 基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法 - Google Patents

基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法，将采集枸杞的长短径比值作为形状特征进行聚类分析，聚类分析的结果建立形状特征数据库；将枸杞质量与图像面积的比值作为枸杞饱满度特征进行聚类分析，聚类分析的结果建立饱满度特征数据库；将建立的数据库作为输入变量，建立BPNN神经网络分类器，就可以实现枸杞的分选。这种方法能依据枸杞本身的特性巧妙的对枸杞分类，具体来说，首先建立形状特征和饱满度特征的数据库，这种方法具有操作简便、节约时间和成本，是一种既实用又高效的分选方法。

Description

基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法
技术领域
本发明涉及一种颗粒物料的分级分选技术，特别涉及一种基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法。
背景技术
枸杞具有极高的药用价值和营养价值，随着人们保健意识的增强，枸杞的营养价值日益受到重视。在晾晒过程中由于环境条件的限制、常常出现大小不同，色泽混杂、形状不一的枸杞，严重影响枸杞的等级和出口价格。因此，对枸杞的分级分选成为了一项不可或缺的工作。长期以来，人们对枸杞的分选以人工为主，分选效率低。采用机器视觉技术代替人工挑选将能高效率的完成枸杞的分选工作。其关键是合适的特征提取选取部分。
色泽、大小和形状是枸杞品质分级的主要依据，随着科技的发展，枸杞自动分选技术已在不断进步，但对枸杞精选分级的研究仍有待深入开展。目前大部分基于机器视觉的分选方式忽略了枸杞纵径、横径与形状的关系，在机器分选的基础上，还需要人工的二次挑选。
发明内容
本发明是针对枸杞自动分级分选费时费力的问题，提出了一种基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法，依据枸杞的大小和形状类型分级。
本发明的技术方案为：一种基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法，具体包括如下步骤：
固定好CCD工业相机采集枸杞图像，采集的枸杞图像进行图像处理后获取枸杞图像长短径和枸杞图像面积值，送PC控制器；悬臂梁传感器模块测量单个枸杞样本质量，测量数据通过AD模块进行模数转换后通过485通讯模块送PC控制器；将采集枸杞图像的长短径比值作为形状特征进行聚类分析，聚类分析的结果建立形状特征数据库；将枸杞质量与图像面积的比值作为枸杞饱满度特征进行聚类分析，聚类分析的结果建立饱满度特征数据库；依据数据库中形状特征和饱满度特征数据建立多特征BP神经网络分类器，将待测枸杞图像进行图像处理后所得的形状特征和枸杞饱满度特征送多特征BP神经网络分类器，分类为不同的类型同时将类型通过显示模块显示。
所述采集的枸杞图像进行图像处理：采用最小二乘边界拟合，将枸杞图像拟合成椭圆图像，然后采用matlab软件提取枸杞椭圆图像的长短径值，枸杞图像面积等同于椭圆图像面积。
所述多特征BP神经网络分类器根据自学习能力，依据数据库中形状特征和饱满度特征数据训练并调试网络，建立相应的枸杞形状类型分选标准。
本发明的有益效果在于：本发明基于形状和饱满度特的征枸杞分类方法，节约时间、节约成本、避免人工二次挑选。为枸杞分级提供了一种简便，实用又高效的解决方案。
附图说明
图1为本发明基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法示意图。
具体实施方式
如图1所示基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法示意图，具体包括如下步骤：
1、搭建分类系统：包括PC控制器1和硬件系统，硬件系统包括CCD工业相机3、485通信模块4、分选枸杞样本5、AD转换模块6及悬臂梁传感器7。PC控制器1中机器视觉控制系统包括图像处理模块2、形状特征提取8、饱满度特征提取8、聚类分析10、多特征BP神经网络分类器11和显示模块12。
2、固定CCD工业相机3和枸杞放置位置，用CCD工业相机3采集枸杞图像，作为枸杞样本图像送图像处理器2进行处理后获取参数，送PC控制器1；分选枸杞样本5将此枸杞送悬臂梁传感器模块7，悬臂梁传感器模块4测量单个枸杞样本质量，测量数据通过AD模块6进行模数转换后通过485通讯模块4送PC控制器1；
3、分类：
枸杞图像类似椭圆形，CCD工业相机采集的图像传输至图像处理模块2，采用最小二乘边界拟合，将枸杞图像拟合成椭圆图像，然后采用matlab软件提取枸杞椭圆图像的长短径值，枸杞图像面积等同于椭圆图像面积。通过图像长短径值和图像的面积值提取形状和饱满度特征。这种方法是结合枸杞本身纵径、横径与形状的关系，能有效依据枸杞形状类型不同而实现分选。形状特征提取8将采集枸杞的长短径比值作为特征进行聚类分析10，聚类分析10的结果建立形状特征数据库。
饱满度特征提取8提取的是枸杞质量与图像面积的比值，枸杞质量采用悬臂梁传感器获取，枸杞图像面积由椭圆面积求得，最终二者的比值即为枸杞饱满度特征，对饱满度特征进行聚类分析10，聚类分析的结果建立饱满度特征数据库。依据枸杞密度不变原理，即枸杞的饱满厚度可以用来代替枸杞的饱满度特征，也就是可以用枸杞的质量和图像面积的比值来衡量枸杞的饱满度特征。这种方法是结合枸杞本身的饱满厚度来分类，所以依据性很强。
在形状类型分类系统中结合形状和饱满度特征的分类方法能依据枸杞本身的特性巧妙的将枸杞分类。通过聚类分析10建立形状特征数据库，和饱满度特征数据库，并建立BP神经网络分类器。将数据库中形状特征和饱满度特征数据送多特征BP神经网络分类器11进行分类，将枸杞形状分为不同的类型同时将类型通过显示模块12显示。

Claims (3)

1.一种基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
固定好CCD工业相机采集枸杞图像，采集的枸杞图像进行图像处理后获取枸杞图像长短径和枸杞图像面积值，送PC控制器；悬臂梁传感器模块测量单个枸杞样本质量，测量数据通过AD模块进行模数转换后通过485通讯模块送PC控制器；将采集枸杞图像的长短径比值作为形状特征进行聚类分析，聚类分析的结果建立形状特征数据库；将枸杞质量与图像面积的比值作为枸杞饱满度特征进行聚类分析，聚类分析的结果建立饱满度特征数据库；依据数据库中形状特征和饱满度特征数据建立多特征BP神经网络分类器，将待测枸杞图像进行图像处理后所得的形状特征和枸杞饱满度特征送多特征BP神经网络分类器，分类为不同的类型同时将类型通过显示模块显示。
2.根据权利要求1所述基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法，其特征在于，
所述采集的枸杞图像进行图像处理：采用最小二乘边界拟合，将枸杞图像拟合成椭圆图像，然后采用matlab软件提取枸杞椭圆图像的长短径值，枸杞图像面积等同于椭圆图像面积。
3.根据权利要求1所述基于形状和饱满度特征的枸杞分类方法，其特征在于，
所述多特征BP神经网络分类器根据自学习能力，依据数据库中形状特征和饱满度特征数据训练并调试网络，建立相应的枸杞形状类型分选标准。
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