CN110895245B - 稻米合格率现场抽检系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稻米合格率现场抽检系统以及方法，所述系统包括：检验罐体，为一封闭式圆柱体，内放置当前批次稻米的抽检稻米颗粒，所述抽检稻米颗粒由多颗稻米堆积而成；底部搅拌设备，设置在所述检验罐体的底部，用于对抽检稻米颗粒进行搅拌以使得抽检稻米颗粒内的多颗稻米在所述检验罐体内翻滚；顶部摄像机构，包括摄像头和辅助照明设备，所述摄像头用于对检验罐体内部执行摄像操作，以获得相应的罐体采集图像。本发明的稻米合格率现场抽检系统以及方法数据可靠、结构紧凑。由于采用视觉检测模式对每一颗稻米的径向长度进行现场检测，进而能够基于各颗稻米的径向长度执行对当前批次稻米是否合格的有效判断。

Description

稻米合格率现场抽检系统以及方法
技术领域
本发明涉及粮食储备领域，尤其涉及一种稻米合格率现场抽检系统以及方法。
背景技术
粮食(grain)是指烹饪食品中各种植物种子总称，又称为“谷物”，含营养物质丰富，主要为蛋白质、维生素、膳食纤维、脂肪等。古时行道曰粮，止居曰食。后亦通称供食用的谷类、豆类和薯类等原粮和成品粮。联合国粮食及农业组织(下称粮农组织)的粮食概念就是指谷物，包括麦类、豆类、粗粮类和稻谷类等。
粮食收获后的水分含量无论对其商用或种用都有非常重要的意义。理想的粮食含水量是将粮食干燥至储粮微生物生长的临界点附近，在这一水分条件下，可以保障粮食的储藏安全，最大限度地维持粮食的新鲜度和食用品质，同时也可最大限度地维持粮食的发芽率和种用品质。
水分与温度都是影响粮食呼吸作用的主要因素，但二者并不是孤立的，而是相互制约的。在粮食水分含量底时，温度对呼吸的影响很小；当粮食水分增高，温度所引起的呼吸强度变化非常激烈。根据实验，水分仪为18％-23％的粮食在50-55℃温度下，呼吸急剧上升后骤然减弱。但水分为14％-16％的粮食在同样温度下经过几昼夜，呼吸能力几乎没有变化。
发明内容
为了解决现有技术中的相关问题，本发明提供了一种稻米合格率现场抽检系统，能够以稻米径向长度为判断依据，当抽检稻米颗粒中径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比超限时，判断本批次稻米不合格；其中，还基于米粒对象对应米粒区域占据定制处理图像的面积比例和所述米粒对象对应的实时景深计算所述米粒对象的径向长度。
根据本发明的一方面，提供了一种稻米合格率现场抽检系统，所述系统包括：
检验罐体，为一封闭式圆柱体，内放置当前批次稻米的抽检稻米颗粒，所述抽检稻米颗粒由多颗稻米堆积而成。
接着，继续对本发明的稻米合格率现场抽检系统的具体结构进行进一步的说明。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
底部搅拌设备，设置在所述检验罐体的底部，用于对抽检稻米颗粒进行搅拌以使得抽检稻米颗粒内的多颗稻米在所述检验罐体内翻滚。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
顶部摄像机构，包括摄像头和辅助照明设备，所述摄像头用于对检验罐体内部执行摄像操作，以获得相应的罐体采集图像；
参数解析设备，用于获取所述顶部摄像机构的各个像素单元的各个亮度值，并计算所述各个亮度值的均方差；
阈值比较设备，分别与所述参数解析设备和所述顶部摄像机构连接，用于在所述各个亮度值的均方差小于预设均方差阈值时，提升所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
所述阈值比较设备还用于在所述各个亮度值的均方差超过所述预设均方差阈值达百分之二十时，减少所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
所述阈值比较设备还用于在所述各个亮度值的均方差在大于等于所述预设均方差阈值且未超过所述预设均方差阈值的百分之二十时，保持所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
米粒提取设备，与所述顶部摄像机构连接，用于基于米粒成像特征提取出所述罐体采集图像中的各个米粒对象分别所在的各个米粒区域，并获取每一个米粒对象在所述罐体采集图像中的实时景深；
数据分析设备，与所述米粒提取设备连接，用于针对每一个米粒对象执行以下动作：基于所述米粒对象对应米粒区域占据所述罐体采集图像的面积比例和所述米粒对象对应的实时景深计算所述米粒对象的实际径向长度；
合格率分析设备，与所述数据分析设备连接，当实际径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比超限时，发出批次不合格指令，否则，发出批次合格指令。
根据本发明的另一方面，还提供了一种稻米合格率现场抽检方法，所述方法包括：使用稻米合格率现场抽检系统以基于抽检稻米颗粒中径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比判断本批次稻米是否合格。
本发明的稻米合格率现场抽检系统以及方法数据可靠、结构紧凑。由于采用视觉检测模式对每一颗稻米的径向长度进行现场检测，进而能够基于各颗稻米的径向长度执行对当前批次稻米是否合格的有效判断。
由此可见，本发明需要具备以下三处主要发明点：
(1)当成像设备中的各个像素单元的各个亮度值的均方差小于预设均方差阈值，判断成像设备的成像图像的动态范围较窄，提升所述图像采集设备中像素单元的开启数量以拓展成像设备的成像图像的动态范围；
(2)以稻米径向长度为判断依据，当抽检稻米颗粒中径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比超限时，判断本批次稻米不合格；
(3)基于米粒对象对应米粒区域占据定制处理图像的面积比例和所述米粒对象对应的实时景深计算所述米粒对象的径向长度。
具体实施方式
下面将对本发明的稻米合格率现场抽检系统以及方法的实施方案进行详细说明。
稻通称水稻，是禾本科一年生水生草本。秆直立，高0.5-1.5米，随品种而异。叶鞘无毛、松弛；叶舌披针形；叶片线状披针形，宽约1厘米，无毛，粗糙。圆锥花序大型疏展，棱粗糙；小穗含1成熟花；颖极小，仅在小穗柄先端留下半月形的痕迹，锥刺状；两侧孕性花外稃质厚，具5脉，中脉成脊，表面有方格状小乳状突起，厚纸质，遍布细毛端毛较密，有芒或无芒；内稃与外稃同质，具3脉，先端尖而无喙；雄蕊花药长2-3毫米。颖果长约5毫米，宽约2毫米；胚比约为颖果长的1/4。
稻是亚洲热带广泛种植的重要谷物，中国南方为主要产稻区，北方各省均有栽种。种下主要分为2亚种，籼稻与粳稻。亚种下包括栽培品种极多。以成熟颖果入药。味甘，温。和中消食，健脾开胃。
当前，每一批次稻米的合格率检测一般采用抽检的方式人工进行，然而由于抽检的颗粒有限，且人工检测的方式过于基于肉眼的粗糙判断，导致合格率检测的有效性较差。因此，需要一种自动化的高效检测机制，能够快速判断每一批次稻米的合格率。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种稻米合格率现场抽检系统以及方法，能够有效解决相应的技术问题。
根据本发明实施方案示出的稻米合格率现场抽检系统包括：
检验罐体，为一封闭式圆柱体，内放置当前批次稻米的抽检稻米颗粒，所述抽检稻米颗粒由多颗稻米堆积而成。
接着，继续对本发明的稻米合格率现场抽检系统的具体结构进行进一步的说明。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
底部搅拌设备，设置在所述检验罐体的底部，用于对抽检稻米颗粒进行搅拌以使得抽检稻米颗粒内的多颗稻米在所述检验罐体内翻滚。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
顶部摄像机构，包括摄像头和辅助照明设备，所述摄像头用于对检验罐体内部执行摄像操作，以获得相应的罐体采集图像；
参数解析设备，用于获取所述顶部摄像机构的各个像素单元的各个亮度值，并计算所述各个亮度值的均方差；
阈值比较设备，分别与所述参数解析设备和所述顶部摄像机构连接，用于在所述各个亮度值的均方差小于预设均方差阈值时，提升所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
所述阈值比较设备还用于在所述各个亮度值的均方差超过所述预设均方差阈值达百分之二十时，减少所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
所述阈值比较设备还用于在所述各个亮度值的均方差在大于等于所述预设均方差阈值且未超过所述预设均方差阈值的百分之二十时，保持所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
米粒提取设备，与所述顶部摄像机构连接，用于基于米粒成像特征提取出所述罐体采集图像中的各个米粒对象分别所在的各个米粒区域，并获取每一个米粒对象在所述罐体采集图像中的实时景深；
数据分析设备，与所述米粒提取设备连接，用于针对每一个米粒对象执行以下动作：基于所述米粒对象对应米粒区域占据所述罐体采集图像的面积比例和所述米粒对象对应的实时景深计算所述米粒对象的实际径向长度；
合格率分析设备，与所述数据分析设备连接，当实际径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比超限时，发出批次不合格指令，否则，发出批次合格指令。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
第一分析设备，与所述顶部摄像机构连接，用于接收所述罐体采集图像，对所述罐体采集图像的信噪比进行测量以获得并输出相应的当前信噪比。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
第二分析设备，与所述第一分析设备连接，用于基于所述当前信噪比对所述罐体采集图像执行平均式宏块处理，以获得各个图像宏块，所述当前信噪比越小，对所述罐体采集图像执行平均式宏块处理获得的每一个图像宏块越大。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
信号选择设备，与所述第二分析设备连接，用于接收所述罐体采集图像的各个图像宏块，选择罐体采集图像的左上角、右上角、左下角和右下角四个图像宏块作为四个待分析图像宏块并输出。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
参数输出设备，与所述信号选择设备连接，用于检测所述四个待分析图像宏块的感光度，并将所述四个待分析图像宏块的感光度的均值作为待处理感光度。
所述稻米合格率现场抽检系统中还可以包括：
数据调整设备，分别与所述米粒提取设备和所述参数输出设备连接，用于基于所述待处理感光度对所述罐体采集图像进行感光度调整操作，所述待处理感光度距离预设感光度阈值的差值越大，对所述罐体采集图像进行感光度调整操作的幅度越大；
其中，所述数据调整设备还将进行感光度调整操作后获得的已处理图像替换所述罐体采集图像发送给所述米粒提取设备。
同时，为了克服上述不足，本发明还搭建一种稻米合格率现场抽检方法，所述方法包括：使用稻米合格率现场抽检系统以基于抽检稻米颗粒中径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比判断本批次稻米是否合格。
另外，所述数据分析设备还内置有电力线通信接口。电力线载波Power LineCarrier-PLC通信是利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。电力线在电力载波领域一般分为高中低3类，通常高压电力线指35kV及以上电压等级、中压电力线指10kV电压等级、低压配电线指380/220V用户线。
电力线载波(PLC，即Power Line Carrier)是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种稻米合格率现场抽检系统，其特征在于，包括：
检验罐体，为一封闭式圆柱体，内放置当前批次稻米的抽检稻米颗粒，所述抽检稻米颗粒由多颗稻米堆积而成；
底部搅拌设备，设置在所述检验罐体的底部，用于对抽检稻米颗粒进行搅拌以使得抽检稻米颗粒内的多颗稻米在所述检验罐体内翻滚；
顶部摄像机构，包括摄像头和辅助照明设备，所述摄像头用于对检验罐体内部执行摄像操作，以获得相应的罐体采集图像；
参数解析设备，用于获取所述顶部摄像机构的各个像素单元的各个亮度值，并计算所述各个亮度值的均方差；
阈值比较设备，分别与所述参数解析设备和所述顶部摄像机构连接，用于在所述各个亮度值的均方差小于预设均方差阈值时，提升所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
所述阈值比较设备还用于在所述各个亮度值的均方差超过所述预设均方差阈值达百分之二十时，减少所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
所述阈值比较设备还用于在所述各个亮度值的均方差在大于等于所述预设均方差阈值且未超过所述预设均方差阈值的百分之二十时，保持所述顶部摄像机构中像素单元的开启数量；
米粒提取设备，与所述顶部摄像机构连接，用于基于米粒成像特征提取出所述罐体采集图像中的各个米粒对象分别所在的各个米粒区域，并获取每一个米粒对象在所述罐体采集图像中的实时景深；
数据分析设备，与所述米粒提取设备连接，用于针对每一个米粒对象执行以下动作：基于所述米粒对象对应米粒区域占据所述罐体采集图像的面积比例和所述米粒对象对应的实时景深计算所述米粒对象的实际径向长度；
合格率分析设备，与所述数据分析设备连接，当实际径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比超限时，发出批次不合格指令，否则，发出批次合格指令；
所述系统还包括：
第一分析设备，与所述顶部摄像机构连接，用于接收所述罐体采集图像，对所述罐体采集图像的信噪比进行测量以获得并输出相应的当前信噪比；
第二分析设备，与所述第一分析设备连接，用于基于所述当前信噪比对所述罐体采集图像执行平均式宏块处理，以获得各个图像宏块，所述当前信噪比越小，对所述罐体采集图像执行平均式宏块处理获得的每一个图像宏块越大；
信号选择设备，与所述第二分析设备连接，用于接收所述罐体采集图像的各个图像宏块，选择罐体采集图像的左上角、右上角、左下角和右下角四个图像宏块作为四个待分析图像宏块并输出；
参数输出设备，与所述信号选择设备连接，用于检测所述四个待分析图像宏块的感光度，并将所述四个待分析图像宏块的感光度的均值作为待处理感光度。
2.如权利要求1所述的稻米合格率现场抽检系统，其特征在于，所述系统还包括：
数据调整设备，分别与所述米粒提取设备和所述参数输出设备连接，用于基于所述待处理感光度对所述罐体采集图像进行感光度调整操作，所述待处理感光度距离预设感光度阈值的差值越大，对所述罐体采集图像进行感光度调整操作的幅度越大；
其中，所述数据调整设备还将进行感光度调整操作后获得的已处理图像替换所述罐体采集图像发送给所述米粒提取设备。
3.一种稻米合格率现场抽检方法，其特征在于，所述方法包括：使用如权利要求1-2任一所述的稻米合格率现场抽检系统以基于抽检稻米颗粒中径向长度小于预设长度阈值的米粒对象的数量占据米粒对象总数的百分比判断本批次稻米是否合格。
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