CN115921333A - 基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统和方法，通过计算机识别控制系统建立性状外观检测模型，能够设置和保存待检测饮片的分级标准；所述计算机识别控制系统能够依据性状外观检测模型的检测结果相应控制活动推杆动力装置，活动推杆动力装置能够推动对应的活动推杆，将筛选区的饮片相应推送至收集区，从而完成不合格品的剔除，以及合格品的分级。
Description
技术领域
本申请属于中药检测技术领域，尤其是涉及一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统及方法。
背景技术
中药饮片是指在中医药理论指导下，按照传统加工方法将中药材经炮制加工成一定规格供中医临床配方使用的药品。它是中医临床方剂的基本组成部分，也是中成药的基本原料，其质量的优劣将直接影响到中医药临床疗效，关系到人民用药的安全、有效。对于中药饮片的质量评价来说，性状鉴别是最重要的环节之一，也是近年来药品监管部门对抽检中药饮片不合格进行行政处罚的主要原因。
中药饮片的性状鉴别指传统的经验鉴别，是用人的感官，即眼看、口尝、鼻嗅、耳听、手摸及水试和火试等方法对中药饮片进行鉴别，主要内容包括形状、规格、大小、表面或切面颜色、特征、质地、折断现象、气味等。
中药饮片性状是中药饮片质量评价和分级的重要指标，其中形状、规格、大小、表面颜色等均可采用直观的视觉观察进行筛选，目前在制药企业中，主要采用人工挑选方式，但人工挑选存在个体差异、且易产生视觉疲劳。因此，需要有一种能够在线识别饮片的外观性状、能够实现快速分级筛选的方法和技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中中药饮片的性状鉴别方法的不足，从而提供一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，包括：
传送带，用于以特定输送方向输送待检测的片状中药饮片；所述传送带上设有用于筛选片状中药饮片的筛选区；
工业照相机组，所述工业照相机组的拍摄范围对齐所述传送带的筛选区；所述工业照相机组用于采集片状中药饮片的图像信息；
图像处理系统，与所述工业照相机组连接并进行信息交互，用于对所述工业照相机组采集的图像信息进行数据处理；
计算机识别控制系统，与所述图像处理系统进行信息交互，接收所述图像处理系统预处理后的图像信息；
活动推杆组，设置在所述筛选区的一侧；所述活动推杆组由活动推杆动力装置驱动；
收集区，设置在所述筛选区的另一侧；
通过计算机识别控制系统建立性状外观检测模型，能够设置和保存待检测饮片的分级标准；所述计算机识别控制系统能够依据性状外观检测模型的检测结果相应控制活动推杆动力装置，活动推杆动力装置能够推动对应的活动推杆，将筛选区的饮片相应推送至收集区，从而完成不合格品的剔除，以及合格品的分级。
优选地，本发明的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，还包括监控摄像头，所述监控摄像头的监控区域对准所述筛选区，监控摄像头和计算机识别控制系统间采用电线和数据线连接，监控摄像头在分级过程进行生产记录。
优选地，本发明的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，所述工业照相机组包括1～5个工业照相机。
优选地，本发明的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，工业照相机上设有LED灯源。
一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，包括以下步骤：
步骤一：建立上述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统；
步骤二：建立性状外观检测模型；
步骤三：设立分级标准；
步骤四：在线检测及分级。
优选地，本发明的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，建立性状外观检测模型的步骤包括：
图像信息采集：通过传送带传输各种级别的中药饮片，采用工业照相机多角度多次采集图像信息，随机将采集的图像信息分为训练组和测试组；
图像数据预处理：工业照相机将采集图像信息传输至图像处理系统，对图像进行预处理，图像预处理方法包括图像灰度化、降噪、平滑、倾斜校正、灰度修正；
提取图像特征：图像预处理后的图像传输至计算机识别控制系统，计算机识别控制系统采用神经网络对图像识别进行训练，对每个图片进行特征提取、边缘检测、颜色检测，建立基于图像识别的外观检测模型，并调取测试组图片，对模型进行测试、校正和验证。
优选地，本发明的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，设立分级标准为优等品、一等品、合格品、不合格品，分级依据的指标包括：形状、片面、片径、片厚、病疤情况、形成层环情况、虫蛀情况、霉变情况。
优选地，本发明的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，在线检测及分级步骤包括：
图像采集：通过传送带传输待筛选的中药饮片，采用工业照相机多角度多次采集图像信息并传输至图像处理系统，采集信息后进行分批次存储；
图像处理：图像处理系统对采集的图像进行预处理，包括图像灰度化、降噪、平滑、倾斜校正、灰度修正，并将预处理之后的图像传输至计算机识别控制系统；采用计算机识别控制系统对预处理后的图像进行识别；
图像的识别和在线检测分级：经过分析判断产品的品级，系统启动活动推杆动力装置，采用不同的活动推杆将饮片推动至收集区对应的轨道，实现对不合格品的剔除和合格品的分级收集；
优选地，本发明的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，在分级步骤中采用监控摄像头进行录像，记录生产过程。
本发明的有益效果是：以机器视觉识别代替人工视觉识别对片状中药饮片进行识别和筛选，在识别效率、准确度、速度上都优于人眼识别；本发明可以用中药精细饮片的分级筛选，大大减少人工筛选的劳动投入，提升工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本申请实施例的检测模型的建立流程示意图；
图2是本申请实施例的检测模型在线检测分级流程图；
图3是本申请实施例的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统结构示意图。
图中的附图标记为：
1-工业照相机I，2-工业照相机Ⅱ，3-工业照相机N，4-图像处理系统，5-监控摄像头，6-计算机识别控制系统，7-活动推杆动力装置，7A、7B、7C、7D-活动推杆，8-传送带，8A-传送区，8B-筛选区，9-收集区，9A-不合格品收集轨道，9B、9C、9D-合格品分级收集轨道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。本实施例中如涉及X、Y、Z方向或X、Y、Z轴，则均是基于笛卡尔坐标系。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。
实施例
本实施例提供一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，如图1所示，包括：
传送带8，用于以特定输送方向输送待检测的片状中药饮片；所述传送带上设有用于筛选片状中药饮片的筛选区8B，相对的不用于筛选的是传送区8A；
工业照相机组，所述工业照相机组的拍摄范围对齐所述传送带的筛选区；所述工业照相机组用于采集片状中药饮片的图像信息；图1所示，相机组包括工业照相机I1，工业照相机Ⅱ2，工业照相机N3；
图像处理系统4，与所述工业照相机组连接并进行信息交互，用于对所述工业照相机组采集的图像信息进行数据处理；
计算机识别控制系统6，与所述图像处理系统进行信息交互，接收所述图像处理系统4预处理后的图像信息；
活动推杆组，设置在所述筛选区的一侧；所述活动推杆组由活动推杆动力装置7驱动；如图1所示，本实施例的活动推杆组包括了活动推杆7A、7B、7C、7D；
收集区，设置在所述筛选区的另一侧；如图1所示，本实施例的收集区包括不合格品收集轨道9A，合格品分级收集轨道9B、9C、9D。
通过计算机识别控制系统建立性状外观检测模型，能够设置和保存待检测饮片的分级标准；所述计算机识别控制系统能够依据性状外观检测模型的检测结果相应控制活动推杆动力装置，活动推杆动力装置能够推动对应的活动推杆，将筛选区的饮片相应推送至收集区，从而完成不合格品的剔除，以及合格品的分级。
实施例1：西洋参饮片的性状在线检测分级方法
步骤一、检测分级系统建立
检测分级系统包括传送带、工业照相机、图像处理系统、监控摄像头、计算机识别控制系统、活动推杆动力装置、活动推杆和收集区。输送带分为传送区和筛选区。
其中工业照相机数量为1～5个，工业照相机上自带LED灯源；其中工业照相机可以将采集的图像信息传输至图像管理系统；图像管理系统将处理后的图像信息传输至计算机识别控制系统；其中计算机识别控制系统可建立性状外观检测模型，可设置和保存待检测饮片的分级标准；其中计算机识别控制系统可控制活动推杆动力装置，推动活动推杆，将筛选区的饮片推送至收集装置，从而完成不合格品的剔除，以及合格品的分级。
步骤二、性状外观检测模型建立，以西洋参饮片为例，如图2所示，
图像信息采集：通过传送带传输各种级别的西洋参饮片，采用工业照相机多角度多次采集图像信息。随机将采集的图像信息分为训练组和测试组。
图像数据预处理：工业照相机将采集图像信息传输至图像处理系统，对图像进行预处理，图像预处理方法包括图像灰度化、降噪、平滑、倾斜校正、灰度修正等。
提取图像特征：图像预处理后的图像传输至计算机识别控制系统，计算机识别控制系统采用神经网络对图像识别进行训练，对每个图片进行特征提取、边缘检测、颜色检测，建立基于图像识别的外观检测模型，并调取测试组图片，对模型进行测试、校正和验证。
步骤三、分级标准设立
针对西洋参饮片，参考国家及行业标准，设立基于图像识别的性状外观的分级标准，并将分级标准输入至计算机识别控制系统，并与步骤二采集的建立的检测模型进行关联。
步骤四、在线检测及分级，如图3所示，
图像采集：通过传送带传输待筛选的西洋参饮片，采用工业照相机多角度多次采集图像信息并传输至图像处理系统，采集信息后进行分批次存储。
图像处理：图像处理系统对采集的图像进行预处理，包括图像灰度化、降噪、平滑、倾斜校正、灰度修正等，并将预处理之后的图像传输至计算机识别控制系统；采用计算机识别控制系统对预处理后的图像进行识别。
图像的识别和在线检测分级：经过分析判断产品的品级，系统启动活动推杆动力装置，采用不同的活动推杆将饮片推动至收集区对应的轨道，实现对不合格品的剔除和合格品的分级收集。在剔除和分级收集过程中采用监控摄像头进行录像，记录生产过程。
以上述依据本申请的理想实例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，其特征在于，包括：
传送带，用于以特定输送方向输送待检测的片状中药饮片；所述传送带上设有用于筛选片状中药饮片的筛选区；
工业照相机组，所述工业照相机组的拍摄范围对齐所述传送带的筛选区；所述工业照相机组用于采集片状中药饮片的图像信息；
图像处理系统，与所述工业照相机组连接并进行信息交互，用于对所述工业照相机组采集的图像信息进行数据处理；
计算机识别控制系统，与所述图像处理系统进行信息交互，接收所述图像处理系统预处理后的图像信息；
活动推杆组，设置在所述筛选区的一侧；所述活动推杆组由活动推杆动力装置驱动；
收集区，设置在所述筛选区的另一侧；
通过计算机识别控制系统建立性状外观检测模型，能够设置和保存待检测饮片的分级标准；所述计算机识别控制系统能够依据性状外观检测模型的检测结果相应控制活动推杆动力装置，活动推杆动力装置能够推动对应的活动推杆，将筛选区的饮片相应推送至收集区，从而完成不合格品的剔除，以及合格品的分级。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，其特征在于，还包括监控摄像头，所述监控摄像头的监控区域对准所述筛选区，监控摄像头和计算机识别控制系统间采用电线和数据线连接，监控摄像头在分级过程进行生产记录。
3.根据权利要求2所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，其特征在于，所述工业照相机组包括1～5个工业照相机。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统，其特征在于，工业照相机上设有LED灯源。
5.一种基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：建立如权利要求1-4任一项所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级系统；
步骤二：建立性状外观检测模型；
步骤三：设立分级标准；
步骤四：在线检测及分级。
6.根据权利要求5所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，其特征在于，建立性状外观检测模型的步骤包括：
(1)图像信息采集：通过传送带传输各种级别的中药饮片，采用工业照相机多角度多次采集图像信息，随机将采集的图像信息分为训练组和测试组；
(2)图像数据预处理：工业照相机将采集图像信息传输至图像处理系统，对图像进行预处理，图像预处理方法包括图像灰度化、降噪、平滑、倾斜校正、灰度修正；
(3)提取图像特征：图像预处理后的图像传输至计算机识别控制系统，计算机识别控制系统采用神经网络对图像识别进行训练，对每个图片进行特征提取、边缘检测、颜色检测，建立基于图像识别的外观检测模型，并调取测试组图片，对模型进行测试、校正和验证。
7.根据权利要求5所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，其特征在于，设立分级标准为优等品、一等品、合格品、不合格品，分级依据的指标包括：形状、片面、片径、片厚、病疤情况、形成层环情况、虫蛀情况、霉变情况。
8.根据权利要求7所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，其特征在于，检测对象是西洋参饮片。
9.根据权利要求5所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，其特征在于，在线检测及分级步骤包括：
(1)图像采集：通过传送带传输待筛选的中药饮片，采用工业照相机多角度多次采集图像信息并传输至图像处理系统，采集信息后进行分批次存储；
(2)图像处理：图像处理系统对采集的图像进行预处理，包括图像灰度化、降噪、平滑、倾斜校正、灰度修正，并将预处理之后的图像传输至计算机识别控制系统；采用计算机识别控制系统对预处理后的图像进行识别；
(3)图像的识别和在线检测分级：经过分析判断产品的品级，系统启动活动推杆动力装置，采用不同的活动推杆将饮片推动至收集区对应的轨道，实现对不合格品的剔除和合格品的分级收集。
10.根据权利要求9所述的基于图像识别的中药饮片性状在线检测分级方法，其特征在于，在分级步骤中采用监控摄像头进行录像，记录生产过程。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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