CN110017778B - 瓜果的尺寸测量方法和削皮方法、对应的装置及存储介质 - Google Patents

瓜果的尺寸测量方法和削皮方法、对应的装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及图像识别技术领域，尤其涉及瓜果的尺寸测量方法和削皮方法、对应的装置及存储介质。该种瓜果的尺寸测量方法，包括长宽高计算步骤：获取不同视角下瓜果的最小外接矩形的长度数值和宽度数值，形成多组长宽测量数值组；将在正对果蒂的视角下测得的长宽测量数值组作为长宽标准数值组，将该长宽标准数值组设置为瓜果的长宽数值；查找与长宽标准数值组具有任一个相同或最相近的数值的长宽测量数值组，剔除该长宽测量数值组中与长宽标准数值组中任一个数值相同或最相近的数值，将该长宽测量数值组中另一个数值设置为瓜果的高度。本发明解决了现有技术中不能或不方便测量瓜果尺寸或者人工测量瓜果尺寸不准确的问题。

Description

瓜果的尺寸测量方法和削皮方法、对应的装置及存储介质
技术领域
本发明涉及图像识别技术领域，尤其涉及瓜果的尺寸测量方法和削皮方法、对应的装置及存储介质。
背景技术
近年来随着山区种植业的飞速发展，瓜果的产量和种类也随之大增，为此瓜果的销售和深加工问题显得越来越重要。瓜果采摘后，一般根据瓜果的大小、品质进行分级后以鲜果销售或者进行深加工后再销售。瓜果的深加工首先涉及到如何去皮，目前常用的方法有两种：一是手工直接对瓜果进行操作，二是使用瓜果去核削皮设备。使用人工的加工不仅费时费力，而且不卫生；使用机器削皮，由于机器对瓜果尺寸把握不准确，往往会在去皮的过程中也会削掉部分果肉，造成浪费。由此可见，无论是瓜果的分级还是瓜果的后加工均需要对瓜果的尺寸有清楚的了解，才能保证分级的准确性和减少浪费。现有技术中主要通过摄像头获取瓜果的二维图像，但是从二维图像中一般只能获取到瓜果的长宽数值，难以自动确定高度值。
发明内容
本发明公开了瓜果的尺寸测量方法和削皮方法、对应的装置及存储介质，用以解决现有技术中不能或不方便测量瓜果尺寸或者人工测量瓜果尺寸不准确的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
瓜果的尺寸测量方法，包括长宽高计算步骤：获取不同视角下瓜果的最小外接矩形的长度数值和宽度数值，形成多组长宽测量数值组；将在正对果蒂的视角下测得的长宽测量数值组作为长宽标准数值组，将该长宽标准数值组设置为瓜果的长宽数值；查找与长宽标准数值组具有任一个相同或最相近的数值的长宽测量数值组，剔除该长宽测量数值组中与长宽标准数值组中任一个数值相同或最相近的数值，将该长宽测量数值组中另一个数值设置为瓜果的高度。
进一步地，摄像装置固定摄像视角，令瓜果置于摄像装置的视野内并能被瓜果转动装置所转动；摄像装置至少获取两个视角的图像，分别是正对果蒂视角下的图像和非正对果蒂和果脐视角下的图像。
进一步地，预设瓜果、果蒂和果脐的特征数据信息，所述特征数据信息包括瓜果、果蒂和果脐的色度信息和形状信息；通过摄像装置获取瓜果的图像后，提取瓜果的图像中色度信息和形状信息，并将其与预设的特征信息进行对比，判断在瓜果的图像中果蒂和果脐是否在视野内以及果蒂是否正对摄像装置。
进一步地，建立平面坐标系，根据平面坐标系获取不同视角下瓜果的最小外接矩形的长宽测量数值组。
瓜果的削皮方法，包括瓜果信息获取步骤：根据上述瓜果的尺寸测量方法获取瓜果的高度值；削皮路线生成步骤：根据瓜果信息获取步骤获取到的信息生成削皮路线。
进一步地，所述瓜果信息获取步骤还获取瓜果正对镜头时图像中瓜果的果围曲线和果蒂的位置。
进一步地，所述瓜果信息获取步骤还包括果围曲线提取步骤：预设瓜果的标准色度值；读取视角下所有位置的色度值，将色度值与标准色度进行对比，以确定果围曲线。
进一步地，还包括去核路线生成步骤：根据正对镜头时图像中果蒂的位置生成去核路线。
存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的瓜果的尺寸测量方法。
存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的瓜果的削皮方法。
瓜果尺寸测量装置，包括摄像装置、瓜果转动装置、处理器、存储介质和存储在所述存储介质上并可在所述处理器上执行的计算机程序；所述计算机程序被处理器执行时实现上述的瓜果的尺寸测量方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的瓜果的尺寸测量方法，通过获取不同视角下的瓜果的最小外接矩形的长宽测量数值组；将在正对果蒂的视角下测得的长宽测量数值组作为长宽标准数值组，查找与长宽标准数值组具有任一个相同或最相近的数值的长宽测量数值组，将该长宽标准数值组设为瓜果的长宽数值，剔除该长宽测量数值组中与长宽标准数值组中任一个数值相同或最相近的数值，将该长宽测量数值组中另一个数值设置为瓜果的高度。该方法通过智能测量长宽数值，通过查找与对比获得瓜果的长宽标准数值组和高度值，解决了不能或不方便测量瓜果尺寸或者瓜果尺寸测量不准确的问题。
附图说明
图1为本发明的瓜果的尺寸测量方法的流程框图；
图2为本发明的瓜果的尺寸测量方法应用于削皮去核和瓜果分类时的流程框图；
图3为摄像装置与瓜果转动装置的位置关系与结构示意图。
具体实施方式
此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1，一种瓜果的尺寸测量方法的流程框图，本方法通过一个能够被安装在智能装置的软件来实现，该软件执行以下步骤：
(1)以不同的视角观测瓜果，获取不同视角下瓜果的最小外接矩形的长度数值和宽度数值，形成多组长宽测量数值组；
其中，以不同的视角观测瓜果的方法有多种，例如固定瓜果，在瓜果的周围安装数个摄像装置，以便直接观测或获取瓜果的不同视角的图像，但是此种方法由于需要安装多个摄像装置，会在一定程度上增加成本，另外，由于需要固定瓜果，则瓜果需要承载体或固定装置，承载体或固定装置的存在会遮挡住瓜果的一部分，导致瓜果的一部分可能无法观测到。为了克服这个问题，本实施例采用如下方法观测瓜果：摄像装置固定摄像视角，令瓜果置于摄像装置的视野内并能被瓜果转动装置所转动，即固定安装摄像装置，摄像装置的摄像头竖直向下，在摄像装置的下方安装瓜果转动装置，以使摄像装置的摄像头正对拍摄瓜果转动装置上的画面，瓜果放置在瓜果转动装置上，瓜果转动装置调节瓜果的果蒂至不同的朝向后，摄像装置可以以不同的视角观测瓜果。
通过视觉识别的方法判断瓜果的果蒂、果脐是否在摄像装置的视野范围内；通过瓜果转动装置转动瓜果，调整瓜果果蒂的朝向；摄像装置至少获取两个视角的图像，分别是正对果蒂视角下的图像和非正对果蒂和果脐视角下的图像。其中，视觉识别的方法包括以下步骤：预设瓜果、果蒂和果脐的特征数据信息，特征数据信息包括瓜果、果蒂和果脐的色度信息和形状信息；通过摄像装置获取瓜果的图像后，提取瓜果的图像中色度信息和形状信息，并将其与预设的特征信息进行对比，判断在瓜果的图像中果蒂和果脐是否在视野内以及果蒂是否正对摄像装置。
确定不同视角下的瓜果的最小外接矩形的方法为：预设瓜果的标准色度信息；读取视角下所有位置的色度值，将色度值与预设的色度信息进行对比，根据神经网络算法，或者根据色度值与标准色度值的偏差程度来进行分区确定果围曲线。例如根据色度值与标准色度值的偏差程度，确定视角下瓜果与其他色度值的区域的交界线，将其作为果围曲线，根据果围曲线确定瓜果的最小外接矩形，并测量最小外接矩形的长度数值和宽度数值，形成多组长宽测量数值组。或者，建立平面坐标系，使用瓜果转动装置调整瓜果的果蒂朝向后，在平面坐标系内确定瓜果的形状与瓜果的果围曲线，并在平面坐标系内确定瓜果的最小外接矩形并读取其长度数值和宽度数值，形成多组长宽测量数值组。获取到不同视角下的瓜果的最小外界矩形的长宽测量数值组后，将瓜果转动至果蒂正对摄像装置，确定果蒂正对摄像装置时果蒂在平面坐标系内的位置，以便于后续对瓜果进行去核等操作。
(2)设定长宽标准数值组，将长宽标准数值组与其他的长宽测量数值组对比，确定瓜果的高度；
将在正对果蒂的视角下测得的长宽测量数值组作为长宽标准数值组，将长宽标准数值组设置为瓜果的长宽数值；对比长宽标准数值组和其他长宽测量数值组，在其他长宽测量数值组中查找与长宽标准数值组具有任一个相同或最相近的数值的长宽测量数值组，剔除长该宽数值组中与长宽标准数值组中任一个数值相同或最相近的数值，将该长宽测量数值组中另一个数值设置为瓜果的高度。由于在多数瓜果中正对果蒂的视角下测得的长宽测量数值组和正对果脐的视角下测得的长宽测量数值组基本一致，在对比时可能会将正对果脐的视角下测得的长宽测量数值组作为包含瓜果高度的长宽测量数值组，但是实际上正对果脐的视角下测得的长宽测量数值组中并不包含高度值，因此为了减少由正对果脐的视角下测得的长宽测量数值组带来的比对错误，在获取长宽测量数值组的数据时，只获取正对果蒂的视角下的长宽测量数值组和多组非正对果蒂和果脐的视角下的长宽测量数值组。因为非正对果蒂和果脐的视角下的长宽测量数值组中包含瓜果的高度值或者近似瓜果的高度值，通过与长宽标准数值组的长度数值、宽度数值进行对比，其中一个长宽测量数值组中如果长或宽的值与长宽标准数值组中长或宽的值相同或最相近，则说明该拍摄的视角为正对或者最接近正对瓜果横切面视角(正对瓜果横切面的视角与正对果脐/果蒂的视角相互垂直)，所以该长宽测量数值组中包括瓜果的高度值或最接近的高度值，剔除掉与长宽标准数值组中长或宽相同或最相近的数值后，另一个数值设置为瓜果的高度值。需要说明的是，长宽测量数值组的数量越多，则获得正对瓜果横切面视角的概率越高，但是测试量也越多，具体的，本领域技术人员可以根据测量对象情况和应用的精度需求来灵活调整所需长宽测量数值组的数量，但是不应该少于一组。
上述的方法可以应用于瓜果的削皮去核以及瓜果的分级。将一个能执行上述方法的软件安装在瓜果的削皮去核装置或瓜果的分级装置中，结合瓜果的削皮去核装置或瓜果的分级装置来实现瓜果的削皮去核作业或者完成瓜果的分级，参照附图2，具体步骤如下：
(1)按照上述步骤确定瓜果果蒂正对摄像装置时的果围曲线、瓜果的长宽数值和果蒂在平面坐标系中的位置、瓜果的高度；
(2)应用于瓜果的分级时：系统内预设瓜果等级，每个瓜果等级对应一个果围曲线、瓜果的长宽数值以及瓜果的高度的范围；将果围曲线、瓜果的长宽数值以及瓜果的高度与系统内预设的数值进行对比，确定瓜果的等级；控制运输机构将瓜果运输至相应的瓜果等级栏内；
应用于瓜果的削皮去核时：根据正对镜头时图像中果蒂的位置，控制去核装置至果蒂的位置上方，去核装置向下插入对瓜果进行去核；根据果围曲线和瓜果的高度拟定削皮路线，控制削皮装置对瓜果进行削皮，例如，削皮装置包括两个削皮刀，瓜果的果蒂正对镜头时，两个削皮刀位于瓜果与果围曲线重合的部位(简言之瓜果最粗的部位)的两侧，并分别贴紧瓜果，对瓜果施加相等的力，两个削皮刀分别向下、向上螺旋转动削皮，在削皮的过程中确保削皮刀紧贴瓜果并保持对瓜果施加相等的作用力，以使削皮刀消除的瓜果皮厚度相同，当两个削皮刀的竖直运动路径之和等于瓜果的高度时，停止削皮。
一种瓜果尺寸测量装置，包括但不限于摄像装置、瓜果转动装置、处理器、存储介质和存储在存储介质上并可在处理器上执行的计算机程序，其中，
摄像装置用于拍摄不同视角下的瓜果的影像或图片；
瓜果转动装置用于转动瓜果，以改变果蒂或果脐的朝向；
存储介质内存储有包括计算机程序、所有的预设信息以及瓜果的尺寸信息；
处理器用于接收交互装置发出的指令信息，并根据计算机程序运行时执行的瓜果尺寸测量方法对上述信息做出应对。
进一步作为选优的实施方式，参照附图3，摄像装置1设置在瓜果转动装置的上方，摄像装置1的摄像头正对瓜果转动装置上用于放置和转动瓜果4的部位。其中瓜果转动装置基座2、基座2设有至少三个履带单元3，各履带单元3呈圆周阵列分布。各履带单元3均自底部往顶部朝外倾斜，各履带单元3用于共同承托瓜果4，各履带单元3转动时带动瓜果4转动。优选地，履带单元3的数量为三个，三个履带单元3均匀地分布于上述圆周阵列，圆周阵列的几何中心轴线沿竖直方向设置，使得履带单元3能够更稳定地承托瓜果4，并且使瓜果4能够顺畅地受履带单元3带动而转动。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (11)

1.瓜果的尺寸测量方法，其特征在于，包括长宽高计算步骤：获取不同视角下瓜果的最小外接矩形的长度数值和宽度数值，形成多组长宽测量数值组，所述多组长宽 测量数值组包括正对果蒂的视角下的长宽测量数值组和多组非正对果蒂和果脐的视角下的长宽测量数值组；将在正对果蒂的视角下测得的长宽测量数值组作为长宽标准数值组，将该长宽标准数值组设置为瓜果的长宽数值；在多组非正对果蒂和果脐的视角下的长宽测量数值组中，查找与长宽标准数值组具有任一个相同或最相近的数值的长宽测量数值组，剔除该长宽测量数值组中与长宽标准数值组中任一个数值相同或最相近的数值，将该长宽测量数值组中另一个数值设置为瓜果的高度。
2.根据权利要求1所述的瓜果的尺寸测量方法，其特征在于，摄像装置固定摄像视角，令瓜果置于摄像装置的视野内并能被瓜果转动装置所转动；摄像装置至少获取两个视角的图像，分别是正对果蒂视角下的图像和非正对果蒂和果脐视角下的图像。
3.根据权利要求2所述的瓜果的尺寸测量方法，其特征在于，预设瓜果、果蒂和果脐的特征数据信息，所述特征数据信息包括瓜果、果蒂和果脐的色度信息和形状信息；通过摄像装置获取瓜果的图像后，提取瓜果的图像中色度信息和形状信息，并将其与预设的特征信息进行对比，判断在瓜果的图像中果蒂和果脐是否在视野内以及果蒂是否正对摄像装置。
4.根据权利要求1所述的瓜果的尺寸测量方法，其特征在于，建立平面坐标系，根据平面坐标系获取不同视角下瓜果的最小外接矩形的长宽测量数值组。
5.瓜果的削皮方法，其特征在于，包括瓜果信息获取步骤：根据权利要求1～4任一项所述的瓜果的尺寸测量方法获取瓜果的高度值；削皮路线生成步骤：根据瓜果信息获取步骤获取到的信息生成削皮路线。
6.根据权利要求5所述的瓜果的削皮方法，其特征在于，所述瓜果信息获取步骤还获取瓜果正对镜头时图像中瓜果的果围曲线和果蒂的位置。
7.根据权利要求6所述的瓜果的削皮方法，其特征在于，所述瓜果信息获取步骤还包括果围曲线提取步骤：预设瓜果的标准色度值；读取视角下所有位置的色度值，将色度值与标准色度进行对比，以确定果围曲线。
8.根据权利要求6所述的瓜果的削皮方法，其特征在于，还包括去核路线生成步骤：根据正对镜头时图像中果蒂的位置生成去核路线。
9.存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1～4中任一项所述的瓜果的尺寸测量方法。
10.存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求6～8中任一项所述的瓜果的削皮方法。
11.瓜果尺寸测量装置，其特征在于，包括摄像装置、瓜果转动装置、处理器、存储介质和存储在所述存储介质上并可在所述处理器上执行的计算机程序；所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～4中任一项所述的瓜果的尺寸测量方法。
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