CN110806373B - 籽棉衣分率检测设备和籽棉衣分率检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种籽棉衣分率检测设备，包括：称重模块，其上设置有玻璃样品台，用于盛放籽棉；LED白光平板灯，其发出白光照射在盛放于玻璃样品台上的籽棉上；自动对焦USB真彩相机模块，用于对盛放于玻璃样品台上的籽棉进行成像；微型计算机，用于接收称重模块得到的籽棉的重量数据和自动对焦USB真彩相机模块得到的图像数据，对图像数据进行处理，得到籽棉中的皮棉的重量值，进而得到籽棉的衣分率。根据本发明的籽棉衣分率检测方法具有自动化、快速、无损、标准化等优势。
Description
技术领域
本发明涉及籽棉衣分率检测领域，尤其涉及一种采用白光LED照明成像的籽棉衣分率检测设备和方法。
背景技术
籽棉衣分率是指籽棉中的皮棉与籽棉的重量百分比。在籽棉收购环节，籽棉衣分率是籽棉定价的主要依据。衣分率越高，籽棉质量越高，价格越高。反之，价格越低。
目前获得籽棉衣分率是通过传统的人工方法：该方法需要对籽棉进行人工称重，然后通过人工操作使棉籽和皮棉分离，得到皮棉的重量，进而人工计算皮棉与籽棉的重量百分比得到衣分率。
该方法耗费人力、物力以及时间，并且籽棉经过轧花设备会对皮棉和籽棉都产生一定损耗，人为因素大，导致给出的籽棉衣分率与实际值相比有所偏差，出现买卖双方对制定的价格产生分歧，收购效率低等现象。
发明内容
为了解决在现有的籽棉技术检测条件下，籽棉衣分率检测效率低，中间检测环节有损耗，收购籽棉环节定价不准确等技术问题，本发明提出一种基于白光LED照明成像的籽棉衣分率检测设备和方法。
根据本发明，提供一种籽棉衣分率检测设备，包括：称重模块，其上设置有玻璃样品台，用于盛放籽棉；LED白光平板灯，其发出白光照射在盛放于玻璃样品台上的籽棉上；自动对焦USB真彩相机模块，用于对盛放于玻璃样品台上的籽棉进行成像；微型计算机，用于接收称重模块得到的籽棉的重量数据和自动对焦USB真彩相机模块得到的图像数据，对图像数据进行处理，得到籽棉中的皮棉的重量值，进而得到籽棉的衣分率。
优选地，LED白光平板灯、称重模块、玻璃样品台、自动对焦USB真彩相机模块处于同一轴线上，自动对焦USB真彩相机模块固定于玻璃样品台正下方，且LED白光平板灯固定于玻璃样品台正上方。
优选地，称重模块、玻璃样品台、LED白光平板灯、自动对焦USB相机模块、微型计算机被放置在闭合不透光的机壳内。
优选地，称重模块为中间镂空模块，且玻璃样品台被放置于镂空处。
根据本发明另一方面，还提供一种进行籽棉衣分率检测的方法，包括：将待测籽棉置放于称重模块上的玻璃样品台上，称重模块获取待测籽棉的重量，并将重量数据传送至微型计算机；使LED白光平板灯发白光，发射的光透过玻璃样品台以及籽棉；由自动对焦USB相机模块采集玻璃样品台上的待测籽棉的图像，图像被传送至微型计算机；微型计算机对图像数据进行导向滤波、加权增强、最小误差二值化、连通域去噪、统计算法，得到籽棉中的棉籽数量；通过以下公式得到籽棉衣分率：籽棉衣分率＝(重量数据-棉籽数量×单个棉籽重量)/重量数据，其中单个棉籽重量来自于数据库。
根据本发明的籽棉衣分率检测方法具有自动化、快速、无损、标准化等优势。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。其中：
图1示出了根据本发明实施方式的籽棉衣分率检测设备的示意性结构图。
图2示出了根据本发明实施方式由自动对焦USB真彩相机捕获的籽棉样品图像。
图3示出了根据本发明实施方式由微型计算机对籽棉样品图像进行处理之后得到的图像。
图4示出了根据本发明实施方式的籽棉衣分率检测方法的示例流程图。
图5示出了根据本发明实施方式由微型计算机进行的图像处理的示例过程。
本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
下面参考图1描述根据本发明实施方式的籽棉衣分率检测设备。如图1所示，该籽棉衣分率检测设备包括LED白光平板灯1、称重模块2、玻璃样品台3、自动对焦USB真彩相机模块4、微型计算机5。优选地，以上构成元件可以封闭在闭合不透光的机壳6中，且在机壳6中固定的方式可以由本领域技术人员根据实际情况需要采用任何手段，包括但不限于螺钉方式、粘性附贴方式、通过支架安装固定等。微型计算机的显示端可以暴露在机壳外，这样能够随时查看衣分率数值。
在图1的示例中，LED白光平板灯1、称重模块2、玻璃样品台3和自动对焦USB真彩相机模块4处于同一轴线，自动对焦USB真彩相机模块4位于玻璃样品台正下方，LED白光平板灯1位于玻璃样品台正上方，然而只要能实现以下所述本发明的原理，本发明不限于图1所示的布置。
如图1右侧所示，玻璃样品台3放置在称重模块2上，玻璃样品台上放置籽棉。称重模块2可以是比如一个中间为300mm×300mm的镂空模块，玻璃样品台3放置于镂空处，其可以是两片规格为300mm×300mm×3mm的无色透明的普通硅酸盐玻璃。玻璃样品台3的两片玻璃可以正对平行放置，有一定的空隙间隔，该间隔为12-17mm，水平放置在称重模块2中。籽棉样品可以平铺在玻璃样品台3的两片玻璃之间。
这样LED白光平板灯1发出的白光照射到籽棉样品上，经过籽棉样品后，由自动对焦USB真彩相机模块4采集图像，采集到的图像如图2所示。优选地，LED白光平板灯1发光区域尺寸可以是300mm×300mm。优选地，自动对焦USB真彩相机模块4像素最低为200万，能自动对焦，实时捕获玻璃样品台3区域的图像。
在图1所示的示例中，玻璃样品台3中心与自动对焦USB相机模块4镜头端的距离可以是50-70cm。LED白光平板灯1所在的平面与玻璃样品台3所在平面的距离可以是50-60cm。然而，应理解，本发明在此不受此限制，只要能实现以上描述的成像过程即可。
称重模块2和自动对焦USB真彩相机模块4可以分别用相应数据线或无线方式与微型计算机相连。称重模块2得到的重量值和自动对焦USB真彩相机模块4采集的图像可以通过数据线、无线传送等方式传输至微型计算机5。
安装在微型计算机5内的软件经过一系列图像处理得到300mm×300mm只包含玻璃样品台3区域的图像，得到的结果如图3所示。得到图3所示的图像后，再经过运算，可以得到样品的籽棉衣分率。得到籽棉衣分率的详细步骤可参考以下关于方法实施方式的描述。
在以上实施例中，LED白光平板灯1、称重模块2、玻璃样品台3、自动对焦USB真彩相机模块4可以分别用相应数据线或通过无线方式与微型计算机5相连，从而向微型计算机5传输数据，并从微型计算机5接收控制命令。
根据本发明另一方面，提供了一种进行籽棉衣分率检测的方法。下面参考图4描述根据本发明实施方式的籽棉衣分率检测方法。如图4所示，该方法包括：
S41，将待测籽棉置放于称重模块上的玻璃样品台上，由称重模块获取待测籽棉的重量，并将重量数据传送至微型计算机。
S42，使LED白光平板灯发白光，发射的光透过玻璃样品台以及籽棉。
S43，由自动对焦USB相机模块采集玻璃样品台上的待测籽棉的图像，图像被传送至微型计算机。该图像如图2所示。
S44，微型计算机对图像数据进行导向滤波、加权增强、最小误差二值化、连通域去噪、统计算法，得到籽棉中的棉籽数量。
基于籽棉中的棉籽和皮棉对白光LED的穿透性差异较大，通过图像处理后只剩下棉籽的灰度图像，进而可以自动识别和统计棉籽个数。
具体来说：如图5所示，首先通过导向滤波平滑去噪，初步去除图像中皮棉对于棉籽的影响。但此时棉籽清晰化程度不够，再通过加权增强算法使棉籽清晰化程度加强，得到较为清晰展现出棉籽的所在位置的真彩图像。再通过最小误差二值化算法使真彩图像转变为清晰展现棉籽的所在位置的灰度图像。这时图像上只剩下棉籽和一些杂质小黑点，再通过连通域去噪算法去除杂质小黑点，得到只剩下棉籽的灰度图像(如图3)。进而用统计算法找到棉籽进行个数统计，计算出棉籽的个数。
S45，通过以下公式得到籽棉衣分率：籽棉衣分率＝(重量数据-棉籽数量×单个棉籽重量)/重量数据，其中单个棉籽重量来自于数据库。
具体来说，如图5所示，参考不同产地和品种单个棉籽的重量统计平均值数据库，根据样品籽棉的产地和品种选择单个棉籽的重量值，通过得到的棉籽个数计算出样品籽棉中的棉籽的重量。该籽棉样品的衣分率为：样品重量值减去棉籽的重量值得到的数值，再除以称重模块得到的样品重量值，从而得到样品衣分率。
在机壳6上暴露的微型计算机5的显示端可以显示输出籽棉衣分率，便于本领域技术人员查看。
根据本发明实施方式的衣分率检测设备和方法，能够自动化完成衣分率检测，无需投入大量人力物力，从而便于标准化整个过程。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
Claims (3)
1.一种使用籽棉衣分率检测设备进行籽棉衣分率检测的方法，其特征在于，所述籽棉衣分率检测设备包括：
称重模块，其上设置有玻璃样品台，用于盛放籽棉；
LED白光平板灯，其发出白光照射在盛放于所述玻璃样品台上的籽棉上；
自动对焦USB真彩相机模块，用于对盛放于所述玻璃样品台上的籽棉进行成像；
所述LED白光平板灯、称重模块、玻璃样品台、自动对焦USB真彩相机模块处于同一轴线上，所述自动对焦USB真彩相机模块固定于所述玻璃样品台正下方，且所述LED白光平板灯固定于所述玻璃样品台正上方；
微型计算机，用于接收所述称重模块得到的籽棉的重量数据和所述自动对焦USB真彩相机模块得到的图像数据，对图像数据进行处理，得到籽棉中的皮棉的重量值，进而得到籽棉的衣分率；
所述方法包括：
将待测籽棉置放于所述称重模块上的玻璃样品台上，所述称重模块获取待测籽棉的重量，并将重量数据传送至微型计算机；
使LED白光平板灯发白光，发射的光透过玻璃样品台以及籽棉；
由自动对焦USB相机模块采集所述玻璃样品台上的待测籽棉的图像，所述图像被传送至微型计算机；
微型计算机对所述图像数据进行导向滤波、加权增强、最小误差二值化、连通域去噪、统计算法，得到籽棉中的棉籽数量；
通过以下公式得到籽棉衣分率：籽棉衣分率=（所述重量数据-棉籽数量×单个棉籽重量）/所述重量数据，其中所述单个棉籽重量来自于数据库。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述称重模块、玻璃样品台、LED白光平板灯、自动对焦USB相机模块、微型计算机被放置在闭合不透光的机壳内。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述称重模块为中间镂空模块，且所述玻璃样品台被放置于镂空处。
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