CN114841986A - 一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统 - Google Patents

一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统 Download PDF

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CN114841986A CN202210574321.7A CN202210574321A CN114841986A CN 114841986 A CN114841986 A CN 114841986A CN 202210574321 A CN202210574321 A CN 202210574321A CN 114841986 A CN114841986 A CN 114841986A
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Abstract

本发明公开一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，本发明通过检测目标中药饮片的基本参数和外观参数，得到目标中药饮片的基本参数比例系数和外观参数比例系数，进一步处理得到目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，根据基本参数符合系数和外观参数符合系数得到目标中药饮片的质量评估系数，从而对目标中药饮片的质量进行全面化、数据化分析，打破现有技术对中药饮片质量监测分析的局限性，进而在极大程度上保证了中药饮片质量监测结果的精准性和可靠性，能够大幅减轻质检员的工作量，使人工监测成本降低，并且提高监测效率，使现有的中药饮片质量监测分析技术得到优化。

Description

一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统
技术领域
本发明涉及中药饮片质量监测领域，涉及到一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统。
背景技术
中药材及中药饮片是中药产业链条的最前端，也是中医药大健康产业的基石和根本，其质量的好坏直接影响中医药的临床疗效。加强中药材及中药饮片的质量监管，保证其质量稳定、可控，一直是中药产业监管的重点和难点。
目前对中药饮片的质量监测主要采用质检员对中药饮片进行监测筛选的方式，该方式虽然简单，但存在着弊端：
一方面，质检员对中药饮片的监测主要依据经验，没有进行全面化、数据化分析，不能依据客观数据评估中药饮片质量，从而存在着对中药饮片质量监测分析的局限性，使判断结果具有主观性，同时长时间、超大工作量的监测会使质检员产生疲惫感，疲劳状态下人的意识会变得模糊，容易出现中药饮片质量判断失误的问题，进而无法保证中药饮片质量监测结果的精准性和可靠性。
另一方面，通过质检员对中药饮片的质量进行监测，检测效率比较低，同时需要的成本也大大增加。
综上所述，采用人工方式对中药饮片进行质量监测方式存在效率低、失误率高、客观度不足，可靠度较低，成本高等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，实现对中药饮片质量监测分析的功能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
本发明提供一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，包括：
中药饮片编号模块用于将待监测的各中药饮片记为各目标中药饮片,并将各目标中药饮片按照设定的顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；
目标中药饮片数据库用于存储目标中药饮片的标准厚度，并存储目标中药饮片的各种颜色对应的色泽度范围；
基本参数获取模块用于获取各目标中药饮片的基本参数，其中基本参数包括表面面积、平均厚度、外切圆面积和皮层面积；
基本参数处理模块用于根据各目标中药饮片的基本参数，处理得到各目标中药饮片的基本参数比例系数；
基本参数分析模块用于对各目标中药饮片的基本参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的基本参数符合系数；
外观参数获取模块用于获取各目标中药饮片的外观参数，其中外观参数包括各种颜色面积、表面纹理图案轮廓、中心带破损面积和边缘带破损面积；
外观参数处理模块用于根据各目标中药饮片的外观参数，处理得到各目标中药饮片的外观参数比例系数；
外观参数分析模块用于对各目标中药饮片的外观参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的外观参数符合系数；
目标中药饮片质量评估模块用于根据各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，分析得到各目标中药饮片的质量评估系数，将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行对比，根据对比结果进行相应的处理。
在上述实施例的基础上，所述基本参数获取模块获取各目标中药饮片的基本参数的具体方法为：
通过高清摄像头采集各目标中药饮片的图像，根据各目标中药饮片的图像获得各目标中药饮片的表面图像，由各目标中药饮片的表面图像得到各目标中药饮片的表面面积，并将各目标中药饮片的表面面积记为
Figure BDA0003660072820000031
i表示各目标中药饮片的编号，i＝1,2,...,n；
通过超声波厚度测量仪对各目标中药饮片表面布设的各检测点进行检测，得到各目标中药饮片表面上各检测点的厚度，对各目标中药饮片表面上各检测点的厚度进行平均值计算，得到各目标中药饮片的平均厚度，将各目标中药饮片的平均厚度记为
Figure BDA0003660072820000032
根据各目标中药饮片的表面图像，获得各目标中药饮片的外切圆面积，将各目标中药饮片的外切圆面积记为
Figure BDA0003660072820000033
通过各目标中药饮片的表面图像获得各目标中药饮片的皮层表面图像，由各目标中药饮片的皮层表面图像得到各目标中药饮片的皮层面积，将各目标中药饮片的皮层面积记为
Figure BDA0003660072820000034
在上述实施例的基础上，所述基本参数处理模块根据各目标中药饮片的基本参数，处理得到各目标中药饮片的基本参数比例系数的具体方法为：
A1:将各目标中药饮片的表面面积代入分析公式
Figure BDA0003660072820000041
得到各目标中药饮片的表面面积比例系数
Figure BDA0003660072820000042
其中SΔ表表示预设的目标中药饮片标准表面面积；
A2:提取目标中药饮片数据库存储的目标中药饮片的标准厚度，并将其记为H标厚，将各目标中药饮片的平均厚度代入公式
Figure BDA0003660072820000043
得到各目标中药饮片的厚度比例系数
Figure BDA0003660072820000044
A3：将各目标中药饮片的表面面积
Figure BDA0003660072820000045
和外切圆面积
Figure BDA0003660072820000046
代入公式
Figure BDA0003660072820000047
得到各目标中药饮片的似圆度比例系数
Figure BDA0003660072820000048
α表示预设的目标中药饮片表面面积与外切圆面积比值的阈值；
A4：将各目标中药饮片的表面面积
Figure BDA0003660072820000049
和皮层面积
Figure BDA00036600728200000410
代入公式
Figure BDA00036600728200000411
得到各目标中药饮片的皮层面积比例系数
Figure BDA00036600728200000412
β表示预设的目标中药饮片皮层面积与表面面积比值的阈值。
在上述实施例的基础上，所述基本参数分析模块对各目标中药饮片的基本参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的基本参数符合系数的具体步骤为：
将各目标中药饮片的表面面积比例系数
Figure BDA00036600728200000413
厚度比例系数
Figure BDA00036600728200000414
似圆度比例系数
Figure BDA00036600728200000415
和皮层面积比例系数
Figure BDA00036600728200000416
代入公式
Figure BDA00036600728200000417
得到各目标中药饮片的基本参数符合系数
Figure BDA00036600728200000418
σ1、σ2、σ3、σ4分别为预设的目标中药饮片的表面面积比例系数、厚度比例系数、似圆度比例系数和皮层面积比例系数的补偿系数。
在上述实施例的基础上，所述外观参数获取模块获取各目标中药饮片的外观参数的具体步骤为：
通过高效液相色谱仪对各目标中药饮片进行检测，得到各目标中药饮片的各种色泽度，将各目标中药饮片的各种色泽度分别与目标中药饮片数据库中存储的目标中药饮片的各种颜色对应的色泽度范围进行比较，筛选得到各目标中药饮片的各种颜色，进一步得到各目标中药饮片的各种颜色面积，并将其记为
Figure BDA0003660072820000051
j表示第j种颜色的编号，j＝1,2,...,m；
利用图像处理技术对各目标中药饮片的表面图像进行处理，得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓；
通过对各目标中药饮片的表面图像进行预处理，得到各目标中药饮片的中心带破损面积和边缘带破损面积，将其分别记为
Figure BDA0003660072820000052
和
Figure BDA0003660072820000053
在上述实施例的基础上，所述外观参数获取模块中各目标中药饮片的各种颜色面积的获取方法为:
利用图像处理技术读取各目标中药饮片表面图像的各像素点，统计各目标中药饮片表面图像的各种颜色对应的像素点个数，将其记为
Figure BDA0003660072820000054
将各目标中药饮片表面图像的各像素点个数、各目标中药饮片表面图像的各种颜色对应的像素点个数和各目标中药饮片的表面面积代入公式
Figure BDA0003660072820000055
得到各目标中药饮片的各种颜色面积
Figure BDA0003660072820000056
m表示目标中药饮片的颜色数量。
在上述实施例的基础上，所述外观参数获取模块中各目标中药饮片的纹理图案轮廓的获取方法为：
将各目标中药饮片表面图像按照预定的划分方式进行划分，得到各目标中药饮片表面图像的各图像子区域，提取各目标中药饮片表面图像的各图像子区域的像素点，针对某目标中药饮片的某个图像子区域中的某个像素点，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应像素值与其环形邻域内各相邻像素点对应像素值进行比较，若该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应像素值大于其环形邻域内某相邻像素点对应像素值，则将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内该相邻像素点赋值为1，反之，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内该相邻像素点赋值为0，通过对该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内各相邻像素点进行赋值，使该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点获得对应二进制数，计算该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的直方图，并进行归一化处理得到该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的统计直方图，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的统计直方图进行连接，得到该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的LBP纹理特征，统计该目标中药饮片表面图像内各图像子区域的LBP纹理特征，获得该目标中药饮片的纹理图案轮廓，进一步统计得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓。
在上述实施例的基础上，所述外观参数处理模块根据各目标中药饮片的外观参数，处理得到各目标中药饮片的外观参数比例系数的具体方法为:
将各目标中药饮片的表面面积和各种颜色面积代入公式
Figure BDA0003660072820000071
得到各目标中药饮片的平均色泽度比例系数
Figure BDA0003660072820000072
ηj表示预设的第j种颜色的权重因子，ν表示预设的目标中药饮片平均色泽度标准值，m表示目标中药饮片的颜色数量；
将各目标中药饮片的纹理图案轮廓与预设的目标中药饮片标准纹理图案轮廓进行比对，得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓与标准纹理图案轮廓的相似度，将各目标中药饮片的纹理图案轮廓与预设的目标中药饮片标准纹理图案轮廓的相似度记为各目标中药饮片的表面纹理相似度比例系数
Figure BDA0003660072820000073
将各目标中药饮片的中心带破损面积和边缘带破损面积代入分析公式
Figure BDA0003660072820000074
得到各目标中药饮片的综合破损度比例系数
Figure BDA0003660072820000075
其中λ1、λ2分别表示预设的目标中药饮片的中心带破损影响因子和边缘带破损影响因子，S损阈值表示预设的目标中药饮片总破损面积阈值。
在上述实施例的基础上，所述外观参数分析模块对各目标中药饮片的外观参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的外观参数符合系数的具体步骤为：
将各目标中药饮片的平均色泽度比例系数
Figure BDA0003660072820000076
表面纹理相似度比例系数
Figure BDA0003660072820000077
和综合破损度比例系数
Figure BDA0003660072820000078
代入公式
Figure BDA0003660072820000081
得到各目标中药饮片的外观参数符合系数
Figure BDA0003660072820000082
ω1、ω2、ω3分别为预设的目标中药饮片的平均色泽度比例系数、表面纹理相似度比例系数和综合破损度比例系数的修正系数。
在上述实施例的基础上，所述目标中药饮片质量评估模块分析各目标中药饮片的质量评估系数，将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行对比，根据对比结果进行相应的处理的具体步骤为：
将各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数代入公式
Figure BDA0003660072820000083
得到各目标中药饮片的质量评估系数χi，其中ε表示预设的质量评估补偿指数；
将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行比较，若某目标中药饮片的质量评估系数小于设定的质量评估系数阈值，则该目标中药饮片的质量不合格，并将该目标中药饮片记为不合格中药饮片，统计各不合格中药饮片的编号，将不合格中药饮片的编号进行显示。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统以下有益效果：
本发明提供的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，通过对中药饮片的基本参数和外观参数进行监测，得到中药饮片的基本参数比例系数和外观参数比例系数，进一步分析得到中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，实现对中药饮片质量进行全面化、数据化的分析，从而打破现有技术对中药饮片质量监测分析的局限性，并且以客观数据为依据对中药饮片的质量进行评估，避免中药饮片质量判断失误的问题，在极大程度上保证了中药饮片质量监测结果的精准性和可靠性。
本发明提供的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，根据中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，综合分析得到中药饮片的质量评估系数，根据中药饮片的质量评估系数对中药饮片的质量进行全面评估，大幅减轻质检员的工作量，从而使人工监测成本降低，并且提高监测效率，进而使现有的中药饮片质量监测分析技术得到优化，对中医药大健康产业的规范市场秩序、提升质量意识、提高产品质量和安全水平等方面有着重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统模块连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供一种基于机器视觉的消防人员应急处理能力分析评价系统，包括中药饮片编号模块、目标中药饮片数据库、基本参数获取模块、基本参数处理模块、基本参数分析模块、外观参数获取模块、外观参数处理模块、外观参数分析模块和目标中药饮片质量评估模块。
所述中药饮片编号模块分别与基本参数获取模块和外观参数获取模块连接，基本参数处理模块分别与基本参数获取模块和基本参数分析模块连接，外观参数处理模块分别与外观参数获取模块和外观参数分析模块连接，目标中药饮片质量评估模块分别与基本参数分析模块和外观参数分析模块连接，目标中药饮片数据库分别与基本参数处理模块和外观参数获取模块连接。
所述中药饮片编号模块用于将待监测的各中药饮片记为各目标中药饮片,并将各目标中药饮片按照设定的顺序依次编号为1,2,...,i,...,n。
所述目标中药饮片数据库用于存储目标中药饮片的标准厚度，并存储目标中药饮片的各种颜色对应的色泽度范围。
所述基本参数获取模块用于获取各目标中药饮片的基本参数，其中基本参数包括表面面积、平均厚度、外切圆面积和皮层面积。
进一步地，所述基本参数获取模块获取各目标中药饮片的基本参数的具体方法为：
通过高清摄像头采集各目标中药饮片的图像，根据各目标中药饮片的图像获得各目标中药饮片的表面图像，由各目标中药饮片的表面图像得到各目标中药饮片的表面面积，并将各目标中药饮片的表面面积记为
Figure BDA0003660072820000111
i表示各目标中药饮片的编号，i＝1,2,...,n；
通过超声波厚度测量仪对各目标中药饮片表面布设的各检测点进行检测，得到各目标中药饮片表面上各检测点的厚度，对各目标中药饮片表面上各检测点的厚度进行平均值计算，得到各目标中药饮片的平均厚度，将各目标中药饮片的平均厚度记为
Figure BDA0003660072820000112
根据各目标中药饮片的表面图像，获得各目标中药饮片的外切圆面积，将各目标中药饮片的外切圆面积记为
Figure BDA0003660072820000113
通过各目标中药饮片的表面图像获得各目标中药饮片的皮层表面图像，由各目标中药饮片的皮层表面图像得到各目标中药饮片的皮层面积，将各目标中药饮片的皮层面积记为
Figure BDA0003660072820000114
作为一种优选方案，所述基本参数获取模块中各目标中药饮片表面检测点的布设方法为:
以各目标中药饮片表面中心点为圆心，按照向外扩散的方式等距作圆，得到各个同心圆，在各个同心圆上按照等分圆的原则布设预定数量的检测点。
作为一种优选方案，所述基本参数获取模块中获取各目标中药饮片的外切圆面积的方法为：
根据各目标中药饮片的表面图像得到各目标中药饮片表面图像中心点到表面图像边缘上各点的距离，将各目标中药饮片表面图像中心点到表面图像边缘上各点的距离进行相互比较，筛选出最大距离，以该距离长度为半径，以各目标中药饮片表面图像中心点为圆心，得到各目标中药饮片的外切圆，进行计算得到各目标中药饮片的外切圆面积。
作为一种优选方案，所述基本参数获取模块中通过各目标中药饮片表面图像获得各目标中药饮片皮层表面图像的方法为:
将各目标中药饮片表面图像按照预设方式进行分割，得到各目标中药饮片表面图像的各子图像，对各目标中药饮片表面图像的各子图像进行灰度处理，得到各目标中药饮片表面图像的各子图像的灰度值，将各目标中药饮片表面图像的各子图像的灰度值与标准皮层图像对应的灰度值进行比较，若某目标中药饮片表面图像的某子图像的灰度值与标准皮层图像对应的灰度值相同，则将该目标中药饮片表面图像的该子图像记为目标子图像，筛选出该目标中药饮片表面图像的各目标子图像，拼接得到该目标中药饮片皮层表面图像，并统计得到各目标中药饮片皮层表面图像。
所述基本参数处理模块用于根据各目标中药饮片的基本参数，处理得到各目标中药饮片的基本参数比例系数。
进一步地，所述基本参数处理模块根据各目标中药饮片的基本参数，处理得到各目标中药饮片的基本参数比例系数的具体方法为：
A1:将各目标中药饮片的表面面积代入分析公式
Figure BDA0003660072820000121
得到各目标中药饮片的表面面积比例系数
Figure BDA0003660072820000122
其中SΔ表表示预设的目标中药饮片标准表面面积；
A2:提取目标中药饮片数据库存储的目标中药饮片的标准厚度，并将其记为H标厚，将各目标中药饮片的平均厚度代入公式
Figure BDA0003660072820000131
得到各目标中药饮片的厚度比例系数
Figure BDA0003660072820000132
A3：将各目标中药饮片的表面面积
Figure BDA0003660072820000133
和外切圆面积
Figure BDA0003660072820000134
代入公式
Figure BDA0003660072820000135
得到各目标中药饮片的似圆度比例系数
Figure BDA0003660072820000136
α表示预设的目标中药饮片表面面积与外切圆面积比值的阈值；
A4：将各目标中药饮片的表面面积
Figure BDA0003660072820000137
和皮层面积
Figure BDA0003660072820000138
代入公式
Figure BDA0003660072820000139
得到各目标中药饮片的皮层面积比例系数
Figure BDA00036600728200001310
β表示预设的目标中药饮片皮层面积与表面面积比值的阈值。
所述基本参数分析模块用于对各目标中药饮片的基本参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的基本参数符合系数。
进一步地，所述基本参数分析模块对各目标中药饮片的基本参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的基本参数符合系数的具体步骤为：
将各目标中药饮片的表面面积比例系数
Figure BDA00036600728200001311
厚度比例系数
Figure BDA00036600728200001312
似圆度比例系数
Figure BDA00036600728200001313
和皮层面积比例系数
Figure BDA00036600728200001314
代入公式
Figure BDA00036600728200001315
得到各目标中药饮片的基本参数符合系数
Figure BDA00036600728200001316
σ1、σ2、σ3、σ4分别为预设的目标中药饮片的表面面积比例系数、厚度比例系数、似圆度比例系数和皮层面积比例系数的补偿系数。
所述外观参数获取模块用于获取各目标中药饮片的外观参数，其中外观参数包括各种颜色面积、表面纹理图案轮廓、中心带破损面积和边缘带破损面积。
进一步地，所述外观参数获取模块获取各目标中药饮片的外观参数的具体步骤为：
通过高效液相色谱仪对各目标中药饮片进行检测，得到各目标中药饮片的各种色泽度，将各目标中药饮片的各种色泽度分别与目标中药饮片数据库中存储的目标中药饮片的各种颜色对应的色泽度范围进行比较，筛选得到各目标中药饮片的各种颜色，进一步得到各目标中药饮片的各种颜色面积，并将其记为
Figure BDA0003660072820000141
j表示第j种颜色的编号，j＝1,2,...,m；
利用图像处理技术对各目标中药饮片的表面图像进行处理，得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓；
通过对各目标中药饮片的表面图像进行预处理，得到各目标中药饮片的中心带破损面积和边缘带破损面积，将其分别记为
Figure BDA0003660072820000142
和
Figure BDA0003660072820000143
更进一步地，所述外观参数获取模块中的中心带和边缘带划分方式为：
以各目标中药饮片表面中心点为圆心，以预设的半径作圆，将圆内区域记为中心带，圆外区域记为边缘带。
作为一种优选方案，所述外观参数获取模块中各目标中药饮片的各种颜色面积的获取方法为:
利用图像处理技术读取各目标中药饮片表面图像的各像素点，统计各目标中药饮片表面图像的各种颜色对应的像素点个数，将其记为
Figure BDA0003660072820000144
将各目标中药饮片表面图像的各像素点个数、各目标中药饮片表面图像的各种颜色对应的像素点个数和各目标中药饮片的表面面积代入公式
Figure BDA0003660072820000151
得到各目标中药饮片的各种颜色面积
Figure BDA0003660072820000152
m表示目标中药饮片的颜色数量。
作为一种优选方案，所述外观参数获取模块中各目标中药饮片的纹理图案轮廓的获取方法为：
将各目标中药饮片表面图像按照预定的划分方式进行划分，得到各目标中药饮片表面图像的各图像子区域，提取各目标中药饮片表面图像的各图像子区域的像素点，针对某目标中药饮片的某个图像子区域中的某个像素点，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应像素值与其环形邻域内各相邻像素点对应像素值进行比较，若该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应像素值大于其环形邻域内某相邻像素点对应像素值，则将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内该相邻像素点赋值为1，反之，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内该相邻像素点赋值为0，通过对该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内各相邻像素点进行赋值，使该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点获得对应二进制数，计算该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的直方图，并进行归一化处理得到该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的统计直方图，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的统计直方图进行连接，得到该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的LBP纹理特征，统计该目标中药饮片表面图像内各图像子区域的LBP纹理特征，获得该目标中药饮片的纹理图案轮廓，进一步统计得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓。
所述外观参数处理模块用于根据各目标中药饮片的外观参数，处理得到各目标中药饮片的外观参数比例系数。
进一步地，所述外观参数处理模块根据各目标中药饮片的外观参数，处理得到各目标中药饮片的外观参数比例系数的具体方法为:
将各目标中药饮片的表面面积和各种颜色面积代入公式
Figure BDA0003660072820000161
得到各目标中药饮片的平均色泽度比例系数
Figure BDA0003660072820000162
ηj表示预设的第j种颜色的权重因子，ν表示预设的目标中药饮片平均色泽度标准值，m表示目标中药饮片的颜色数量；
将各目标中药饮片的纹理图案轮廓与预设的目标中药饮片标准纹理图案轮廓进行比对，得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓与标准纹理图案轮廓的相似度，将各目标中药饮片的纹理图案轮廓与预设的目标中药饮片标准纹理图案轮廓的相似度记为各目标中药饮片的表面纹理相似度比例系数
Figure BDA0003660072820000163
将各目标中药饮片的中心带破损面积和边缘带破损面积代入分析公式
Figure BDA0003660072820000164
得到各目标中药饮片的综合破损度比例系数
Figure BDA0003660072820000165
其中λ1、λ2分别表示预设的目标中药饮片的中心带破损影响因子和边缘带破损影响因子，S损阈值表示预设的目标中药饮片总破损面积阈值。
所述外观参数分析模块用于对各目标中药饮片的外观参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的外观参数符合系数。
进一步地，所述外观参数分析模块对各目标中药饮片的外观参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的外观参数符合系数的具体步骤为：
将各目标中药饮片的平均色泽度比例系数
Figure BDA0003660072820000171
表面纹理相似度比例系数
Figure BDA0003660072820000172
和综合破损度比例系数
Figure BDA0003660072820000173
代入公式
Figure BDA0003660072820000174
得到各目标中药饮片的外观参数符合系数
Figure BDA0003660072820000175
ω1、ω2、ω3分别为预设的目标中药饮片的平均色泽度比例系数、表面纹理相似度比例系数和综合破损度比例系数的修正系数。
需要说明的是，本发明通过对各目标中药饮片的基本参数和外观参数进行监测，得到各目标中药饮片的表面面积、平均厚度、外切圆面积和皮层表面面积、各种颜色面积、表面纹理图案轮廓、中心带破损面积和边缘带破损面积，并进行处理得到各目标中药饮片的表面面积比例系数、厚度比例系数、似圆度比例系数、皮层表面面积比例系数、平均色泽度比例系数、表面纹理相似度比例系数和综合破损度比例系数，进一步分析得到各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，实现对各目标中药饮片质量的全面化、数据化分析，打破现有技术对中药饮片质量监测分析的局限性，以客观数据分析为支撑对中药饮片质量进行评估，避免出现判断失误的问题，在极大程度上保证了中药饮片质量监测结果的精准性和可靠性。
所述目标中药饮片质量评估模块用于根据各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，分析得到各目标中药饮片的质量评估系数，将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行对比，根据对比结果进行相应的处理。
进一步地，所述目标中药饮片质量评估模块分析各目标中药饮片的质量评估系数，将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行对比，根据对比结果进行相应的处理的具体步骤为：
将各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数代入公式
Figure BDA0003660072820000181
得到各目标中药饮片的质量评估系数χi，其中ε表示预设的质量评估补偿指数；
将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行比较，若某目标中药饮片的质量评估系数小于设定的质量评估系数阈值，则该目标中药饮片的质量不合格，并将该目标中药饮片记为不合格中药饮片，统计各不合格中药饮片的编号，将不合格中药饮片的编号进行显示。
需要说明的是，本发明根据各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，综合分析得到各目标中药饮片的质量评估系数，根据各目标中药饮片的质量评估系数对各目标中药饮片的质量进行全面评估，大幅减轻质检员的工作量，使人工监测成本降低，提高监测效率，使原有的中药饮片质量监测分析技术得到优化，对中医药大健康产业的规范市场秩序、提升质量意识、提高产品质量和安全水平等方面有着重要意义。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于，包括：
中药饮片编号模块用于将待监测的各中药饮片记为各目标中药饮片,并将各目标中药饮片按照设定的顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；
目标中药饮片数据库用于存储目标中药饮片的标准厚度，并存储目标中药饮片的各种颜色对应的色泽度范围；
基本参数获取模块用于获取各目标中药饮片的基本参数，其中基本参数包括表面面积、平均厚度、外切圆面积和皮层面积；
基本参数处理模块用于根据各目标中药饮片的基本参数，处理得到各目标中药饮片的基本参数比例系数；
基本参数分析模块用于对各目标中药饮片的基本参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的基本参数符合系数；
外观参数获取模块用于获取各目标中药饮片的外观参数，其中外观参数包括各种颜色面积、表面纹理图案轮廓、中心带破损面积和边缘带破损面积；
外观参数处理模块用于根据各目标中药饮片的外观参数，处理得到各目标中药饮片的外观参数比例系数；
外观参数分析模块用于对各目标中药饮片的外观参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的外观参数符合系数；
目标中药饮片质量评估模块用于根据各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数，分析得到各目标中药饮片的质量评估系数，将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行对比，根据对比结果进行相应的处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述基本参数获取模块获取各目标中药饮片的基本参数的具体方法为：
通过高清摄像头采集各目标中药饮片的图像，根据各目标中药饮片的图像获得各目标中药饮片的表面图像，由各目标中药饮片的表面图像得到各目标中药饮片的表面面积，并将各目标中药饮片的表面面积记为
Figure FDA0003660072810000021
i表示各目标中药饮片的编号，i＝1,2,...,n；
通过超声波厚度测量仪对各目标中药饮片表面布设的各检测点进行检测，得到各目标中药饮片表面上各检测点的厚度，对各目标中药饮片表面上各检测点的厚度进行平均值计算，得到各目标中药饮片的平均厚度，将各目标中药饮片的平均厚度记为
Figure FDA0003660072810000022
根据各目标中药饮片的表面图像，获得各目标中药饮片的外切圆面积，将各目标中药饮片的外切圆面积记为
Figure FDA0003660072810000023
通过各目标中药饮片的表面图像获得各目标中药饮片的皮层表面图像，由各目标中药饮片的皮层表面图像得到各目标中药饮片的皮层面积，将各目标中药饮片的皮层面积记为
Figure FDA0003660072810000024
3.根据权利要求1所述一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述基本参数处理模块根据各目标中药饮片的基本参数，处理得到各目标中药饮片的基本参数比例系数的具体方法为：
A1:将各目标中药饮片的表面面积代入分析公式
Figure FDA0003660072810000031
得到各目标中药饮片的表面面积比例系数
Figure FDA0003660072810000032
其中SΔ表表示预设的目标中药饮片标准表面面积；
A2:提取目标中药饮片数据库存储的目标中药饮片的标准厚度，并将其记为H标厚，将各目标中药饮片的平均厚度代入公式
Figure FDA0003660072810000033
得到各目标中药饮片的厚度比例系数
Figure FDA0003660072810000034
A3：将各目标中药饮片的表面面积
Figure FDA0003660072810000035
和外切圆面积
Figure FDA0003660072810000036
代入公式
Figure FDA0003660072810000037
得到各目标中药饮片的似圆度比例系数
Figure FDA0003660072810000038
α表示预设的目标中药饮片表面面积与外切圆面积比值的阈值；
A4：将各目标中药饮片的表面面积
Figure FDA0003660072810000039
和皮层面积
Figure FDA00036600728100000310
代入公式
Figure FDA00036600728100000311
得到各目标中药饮片的皮层面积比例系数
Figure FDA00036600728100000312
β表示预设的目标中药饮片皮层面积与表面面积比值的阈值。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述基本参数分析模块对各目标中药饮片的基本参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的基本参数符合系数的具体步骤为：
将各目标中药饮片的表面面积比例系数
Figure FDA00036600728100000313
厚度比例系数
Figure FDA00036600728100000314
似圆度比例系数
Figure FDA00036600728100000315
和皮层面积比例系数
Figure FDA00036600728100000316
代入公式
Figure FDA00036600728100000317
得到各目标中药饮片的基本参数符合系数
Figure FDA00036600728100000318
σ1、σ2、σ3、σ4分别为预设的目标中药饮片的表面面积比例系数、厚度比例系数、似圆度比例系数和皮层面积比例系数的补偿系数。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述外观参数获取模块获取各目标中药饮片的外观参数的具体步骤为：
通过高效液相色谱仪对各目标中药饮片进行检测，得到各目标中药饮片的各种色泽度，将各目标中药饮片的各种色泽度分别与目标中药饮片数据库中存储的目标中药饮片的各种颜色对应的色泽度范围进行比较，筛选得到各目标中药饮片的各种颜色，进一步得到各目标中药饮片的各种颜色面积，并将其记为
Figure FDA0003660072810000041
j表示第j种颜色的编号，j＝1,2,...,m；
利用图像处理技术对各目标中药饮片的表面图像进行处理，得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓；
通过对各目标中药饮片的表面图像进行预处理，得到各目标中药饮片的中心带破损面积和边缘带破损面积，将其分别记为
Figure FDA0003660072810000042
和
Figure FDA0003660072810000043
6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述外观参数获取模块中各目标中药饮片的各种颜色面积的获取方法为:
利用图像处理技术读取各目标中药饮片表面图像的各像素点，统计各目标中药饮片表面图像的各种颜色对应的像素点个数，将其记为
Figure FDA0003660072810000044
将各目标中药饮片表面图像的各像素点个数、各目标中药饮片表面图像的各种颜色对应的像素点个数和各目标中药饮片的表面面积代入公式
Figure FDA0003660072810000051
得到各目标中药饮片的各种颜色面积
Figure FDA0003660072810000052
m表示目标中药饮片的颜色数量。
7.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述外观参数获取模块中各目标中药饮片的纹理图案轮廓的获取方法为：
将各目标中药饮片表面图像按照预定的划分方式进行划分，得到各目标中药饮片表面图像的各图像子区域，提取各目标中药饮片表面图像的各图像子区域的像素点，针对某目标中药饮片的某个图像子区域中的某个像素点，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应像素值与其环形邻域内各相邻像素点对应像素值进行比较，若该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应像素值大于其环形邻域内某相邻像素点对应像素值，则将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内该相邻像素点赋值为1，反之，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内该相邻像素点赋值为0，通过对该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点对应其环形领域内各相邻像素点进行赋值，使该目标中药饮片表面图像内该图像子区域中该像素点获得对应二进制数，计算该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的直方图，并进行归一化处理得到该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的统计直方图，将该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的统计直方图进行连接，得到该目标中药饮片表面图像内该图像子区域的LBP纹理特征，统计该目标中药饮片表面图像内各图像子区域的LBP纹理特征，获得该目标中药饮片的纹理图案轮廓，进一步统计得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述外观参数处理模块根据各目标中药饮片的外观参数，处理得到各目标中药饮片的外观参数比例系数的具体方法为:
将各目标中药饮片的表面面积和各种颜色面积代入公式
Figure FDA0003660072810000061
得到各目标中药饮片的平均色泽度比例系数
Figure FDA0003660072810000062
ηj表示预设的第j种颜色的权重因子，ν表示预设的目标中药饮片平均色泽度标准值，m表示目标中药饮片的颜色数量；
将各目标中药饮片的纹理图案轮廓与预设的目标中药饮片标准纹理图案轮廓进行比对，得到各目标中药饮片的纹理图案轮廓与标准纹理图案轮廓的相似度，将各目标中药饮片的纹理图案轮廓与预设的目标中药饮片标准纹理图案轮廓的相似度记为各目标中药饮片的表面纹理相似度比例系数
Figure FDA0003660072810000063
将各目标中药饮片的中心带破损面积和边缘带破损面积代入分析公式
Figure FDA0003660072810000064
得到各目标中药饮片的综合破损度比例系数
Figure FDA0003660072810000065
其中λ1、λ2分别表示预设的目标中药饮片的中心带破损影响因子和边缘带破损影响因子，S损阈值表示预设的目标中药饮片总破损面积阈值。
9.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述外观参数分析模块对各目标中药饮片的外观参数比例系数进行分析，综合得到各目标中药饮片的外观参数符合系数的具体步骤为：
将各目标中药饮片的平均色泽度比例系数
Figure FDA0003660072810000071
表面纹理相似度比例系数
Figure FDA0003660072810000072
和综合破损度比例系数
Figure FDA0003660072810000073
代入公式
Figure FDA0003660072810000074
得到各目标中药饮片的外观参数符合系数
Figure FDA0003660072810000075
ω1、ω2、ω3分别为预设的目标中药饮片的平均色泽度比例系数、表面纹理相似度比例系数和综合破损度比例系数的修正系数。
10.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的中药饮片质量监测分析系统，其特征在于：所述目标中药饮片质量评估模块分析各目标中药饮片的质量评估系数，将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行对比，根据对比结果进行相应的处理的具体步骤为：
将各目标中药饮片的基本参数符合系数和外观参数符合系数代入公式
Figure FDA0003660072810000076
得到各目标中药饮片的质量评估系数χi，其中ε表示预设的质量评估补偿指数；
将各目标中药饮片的质量评估系数与设定的质量评估系数阈值进行比较，若某目标中药饮片的质量评估系数小于设定的质量评估系数阈值，则该目标中药饮片的质量不合格，并将该目标中药饮片记为不合格中药饮片，统计各不合格中药饮片的编号，将不合格中药饮片的编号进行显示。
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