畢業(yè)論文水果品質(zhì)自動(dòng)分級(jí)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)(已修改)
2025-06-17 23:57 本頁(yè)面
【正文】 畢業(yè)論文 畢業(yè)論文 水果品質(zhì)自動(dòng)分級(jí)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng) 摘要 水果和蔬菜，通常以批次的形式提供給消費(fèi)者消費(fèi)。而水果的均勻性和外觀對(duì)消費(fèi)者的決策有著重大的影響。由于這個(gè)原因，農(nóng)農(nóng)產(chǎn)品的展現(xiàn)無(wú)論是在田地里還是在最后流向消費(fèi)者的不同階段，都會(huì)被處理，而且通常是朝著同類(lèi)產(chǎn)品的清洗和分類(lèi)方面來(lái)進(jìn)行的。該項(xiàng)目的ESPRIT3，參考 9230。集處理，檢查和包裝水果和蔬菜于一體的綜合系統(tǒng)（英文簡(jiǎn)寫(xiě) SHIVA）形成了一種自動(dòng)、無(wú)損檢測(cè)和處理的水果的機(jī)器人系統(tǒng)。本文的目的是報(bào)告在 Valenciano de Investigaciones Agrarias 研究所研究的對(duì)桔子，桃子，蘋(píng)果品質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)而發(fā)展起來(lái)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，并評(píng)估該技術(shù)在下列質(zhì)量屬性：大小，顏色，莖的位置及外部瑕疵檢測(cè)中的效率。此種分解研究，在貝葉斯判別分析的基礎(chǔ)上，使用并且允許水果因背景不同而精確的進(jìn)行區(qū)分。因此，尺寸的確定性恰當(dāng)?shù)牡玫搅私鉀Q。水果由此系統(tǒng)測(cè)出的顏色，和目前被用作標(biāo)準(zhǔn)的色度指標(biāo)值非常吻合。在莖塊的定位和瑕疵的檢測(cè)中也取得了良好的效果。該系統(tǒng)在用大批量蘋(píng)果進(jìn)行在線測(cè)試分級(jí)后也取得了很不錯(cuò)的表現(xiàn)，并且并在缺陷檢測(cè)和規(guī)模估計(jì)中分別取得了 86％和 93％的重復(fù) 一致性。此系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性和人工分級(jí)幾乎一樣。 機(jī)器視覺(jué)在水果和蔬菜檢驗(yàn)中的應(yīng)用在最近幾年有所增加。如今，世界各地的一些制造商生產(chǎn)按水果大小，顏色和重量進(jìn)行水果前期分級(jí)的分揀機(jī)。然而，市場(chǎng)不斷地要求更高質(zhì)量的產(chǎn)品，因此，其他功能已經(jīng)發(fā)展來(lái)提高機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)（例如莖定位，確定主，副皮膚的顏色，檢測(cè)污點(diǎn)）。 大小，是第一個(gè)與質(zhì)量有關(guān)的參數(shù)，已經(jīng)通過(guò)使用機(jī)器視覺(jué)測(cè)量周長(zhǎng)或直徑其中任一種得到了測(cè)量（陶等， 1990。Varghese 等， 1999），周長(zhǎng)（薩卡＆沃爾夫，1985）或直徑（布羅迪等。 ， 1994）。顏色也是一個(gè)重要的品質(zhì)因素，已被廣泛研究（ Singh等人， 1992 年， 1993 年。哈恩， 2021 年 。多布然斯基和 Rybczynski， 2021）。畢業(yè)論文 有些水果有一種顏色均勻分布在皮膚表面，我們稱之為主色。該平均表面顏色對(duì)這些水果來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的質(zhì)量指標(biāo)。然而，一些其他水果（例如桃子，蘋(píng)果，西紅柿）有次要顏色可作為一種成熟的良好指標(biāo)。在這種情況下，它是不可能完全只把全球面色彩作為質(zhì)量參數(shù)的。 在桔子，桃子，蘋(píng)果這些水果中，有必要進(jìn)行長(zhǎng)莖檢測(cè)，以避免損害其他水果，或者是因?yàn)闆](méi)有他們可能意味著質(zhì)量損失。 已經(jīng)有若干解決方案被提出了來(lái)確定莖的位置，如：使用結(jié)構(gòu)的照明檢測(cè)蘋(píng)果凹陷（楊， 1993） 。顏色分割技術(shù)來(lái)區(qū)分柑橘類(lèi)水果的花萼和莖塊（魯依斯等， 1996）；或研究 蘋(píng)果光的反射（彭曼， 2021）。 有時(shí)候，莖容易混淆成皮膚上的缺陷或瑕疵。損傷和擦傷檢測(cè)是質(zhì)量評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵因素。眾多蘋(píng)果擦傷檢測(cè)方法中有一種是基于對(duì)干擾過(guò)性濾器的使用（ Rehkugler＆斯魯普， 1986 年）。其他研究同時(shí)進(jìn)行瑕疵處理和顏色評(píng)定這兩項(xiàng)。（米勒和 Delwiche， 1989 年 。勒費(fèi)弗爾等， 1994。切魯托等， 1996。萊曼斯等， 1999，2021。 Blasco 及蛻皮澳， 2021 年）。最近的技術(shù)結(jié)合紅外和可見(jiàn)的信息來(lái)檢測(cè)瑕疵（ Aleixos 等， 2021）或者使用高光譜成像（ Peirs 等， 2021）。 這項(xiàng)工作的目的是報(bào)告 在 項(xiàng)目 ESPRIT3（ 參考 9230 的 集處理，檢查和包裝水果和蔬菜于一體的綜合系統(tǒng)，英文簡(jiǎn)寫(xiě) SHIVA），該技術(shù)在 其他地方 被 描述 過(guò) （ 墨爾特 等， 1997， 1998）， 和 Valeenciano Agrarias（ IVIA） 研究所 在 1998 年 三月進(jìn)行的 測(cè)試中取得的成果 的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的 圖像分析技術(shù) 。該 視覺(jué)系統(tǒng)是為 了在線 測(cè)量 與 桔子 ，桃子，蘋(píng)果質(zhì)量有關(guān) 的 幾個(gè)參數(shù)，如大小， 以及 鑒定次要色點(diǎn)（桃和蘋(píng)果一些 種類(lèi)的水果 需要）， 莖塊 位置或 斑點(diǎn)的存在 。 水果要 在不 1 秒的 時(shí)間里于四個(gè)不同角度被檢測(cè)。 為了評(píng)估 視覺(jué)系統(tǒng)的效率，自動(dòng)檢驗(yàn) 的 性能和重復(fù)性 和 專家們 的人工檢測(cè) 進(jìn)行了比較 。 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是由一個(gè)三電荷耦合器件（ CCD）彩色攝像機(jī)（索尼 XC003P）和一個(gè)圖像采集卡（流星的 Matrox）組成的，并被連接到了一臺(tái)可兼容的個(gè)人電腦 [奔騰 200 兆赫， 48Mb 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM） ]。該系統(tǒng)提供了 768 每 576 像素的 圖像，以 35mm 每像素實(shí)現(xiàn)。圖像采集卡從相機(jī)擷取并解碼復(fù)合視頻信號(hào)為在紅，綠，藍(lán)色坐標(biāo)（ RGB）的三個(gè)用戶定義的緩沖區(qū)。 照明系統(tǒng)是一個(gè)環(huán)形日光燈管組成的，里面內(nèi)室涂有白色亞光半球形熒光，并在頂部有一個(gè)洞來(lái)放置相機(jī)。由在于日光燈管和場(chǎng)景之間放置了用于保護(hù)的反射面，避免了直射向水果的光。 畢業(yè)論文 視覺(jué)系統(tǒng)是用于自動(dòng)檢測(cè)，處理和包裝的機(jī)器人系統(tǒng)中一部分。進(jìn)入檢查室前的水果都被單個(gè)化處理了，然后傳遞給一系列的移動(dòng)真空杯，他們有旋轉(zhuǎn)和翻譯能力，能使水果在四個(gè)不同角度傳遞給相機(jī)，使其不位于重疊的位置，以盡量多的檢查水果的表 面（圖 1）。 圖像分析是由 IVIA 用編程語(yǔ)言 C 研發(fā)的一個(gè)特定的應(yīng)用軟件來(lái)來(lái)執(zhí)行的 ， 在磁盤(pán)操作系統(tǒng)下運(yùn)行（ DOS）。 該軟件分為兩 模塊： 一個(gè) 為培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用 。另一個(gè)為 命令 采集 ，處理圖像 ， 并提供各水果質(zhì)量估計(jì)參數(shù) 給 機(jī)械控制 系統(tǒng) 。 系統(tǒng)需要離線 預(yù)先 訓(xùn)練。 利用錄制的水果圖像，專家選擇 不同 區(qū)域 的圖像和分配所有 每一個(gè)地區(qū)
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