基于DSP机器视觉的水果分级系统及方法
专利汇可以提供基于DSP机器视觉的水果分级系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于DSP 机器视觉 的 水 果分级系统及方法。它由DSP机器视觉系统、 人机交互 系统、输送模 块 和分级触发模块等几部分组成。摄像头采集水果的图像到DSP视频处理系统中，将水果的外部品质特征信息识别出来。水果信息通过PCI 接口 提供给安装在工控机中的分级 软件 ，分级软件根据这些信息和通过人机交互模块由用户事先设置好的水果等级信息来判别当前水果属于何等级，最后发送触发 信号 给执行机构进行分级。将 图像采集 和 图像处理 任务由专用的DSP高速图像处理系统执行，并将DSP系统采用本发明所述的水果分级方法，DSP系统与工控机之间的数据传输也采用了高速的PCI接口，所以水果分级速度和分级准确率得到大幅提高。，下面是基于DSP机器视觉的水果分级系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种基于DSP机器视觉的水果分级系统，包括用来识别输送流水线上的水果外部品质特征的机器视觉模块，对水果进行分级控制的工控机和安装在工控机的分级软件，其特征是所述的机器视觉模块由CCD摄像头和DSP视频处理系统构成；机器视觉模块中的DSP视频处理系统设有专用于图像处理的DSP芯片。
2.根据权利要求1所述的基于DSP机器视觉的水果分级系统，其特征是DSP视频处理系统设有DSP板卡，DSP板卡通过PCI接口与工控机连接，并且DSP板卡是插在工控机的机箱中。
3.根据权利要求1所述的基于DSP机器视觉的水果分级系统，其特征是安装在工控机中的分级软件通过PCI接口连接DSP视频处理系统。
4.一种基于DSP机器视觉的水果分级系统进行水果分级的方法，包括如下步骤：水果随输送通道以均匀的速度运行；通过由CCD摄像头和DSP视频处理系统构成的机器视觉模块识别水果输送流水线上的水果的外部品质特征；由安装在工控机上的分级软件对水果进行分级控制，将水果分类到相应等级的出果口中；其特征是：
1)摄像头同时采集两个水果输送通道的PAL制式的模拟图像信号，通过解码器将模拟信号转换为YUV格式图像数据，存储在DSP视频处理系统的图像采集数据存储区；
2)对图像采集数据存储区中的水果图像数据进行预处理，首先，利用中值滤波的方法对图像进行平滑滤波；其次，采用基于阈值的分割法对水果图像进行背景分割处理；最后，采用轮廓跟踪的方法进行水果边界提取，从而得到水果边界曲线；
3)利用对水果图像进行边界提取得到边缘点来确定水果的形心点，将通过果梗与水果交界点和形心两点的连线定为果轴，用过形心与果轴垂直的直径来代表果径，即为水果的大小；
4)对采集到的彩色水果图像采用HSI彩色模型来表示水果颜色，并利用色度值H对水果表面颜色组成进行分析，计算出苹果表面颜色鲜红、浓红所占比例来确定苹果颜色等级；
5)根据表面坏损区域与非坏损区域的颜色特征差异，利用坏损区域与非坏损区域交界处的突变，求得可疑坏损点，然后再利用区域增长法，求出整个受损区域的面积；
6)将上述3)、4)、5)所得到的水果大小、颜色、缺陷特征参数通过PCI接口传输到工控机中分级软件进行分级。
技术领域
本发明涉及一种基于机器视觉的水果分级系统以及利用该系统进行水果分级的方法，属于水果加工技术领域。
背景技术
发明内容
本发明的第一个技术方案是：基于DSP机器视觉的水果分级系统，包括用来识别输送流水线上的水果外部品质特征的机器视觉模块，对水果进行分级控制的工控机和安装在工控机的分级软件，其特征是所述的机器视觉模块由CCD摄像头和DSP视频处理系统构成；机器视觉模块中的DSP视频处理系统设有专用于图像处理的DSP芯片。
DSP视频处理系统设有DSP板卡，DSP板卡通过PCI接口与工控机连接，并且DSP板卡是插在工控机的机箱中。
安装在工控机中的分级软件通过PCI接口连接DSP视频处理系统。
本发明的第二个技术方案是：基于DSP机器视觉的水果分级系统进行水果分级的方法，包括如下步骤：水果随输送通道以均匀的速度运行；通过由CCD摄像头和DSP视频处理系统构成的机器视觉模块识别水果输送流水线上的水果的外部品质特征；由安装在工控机上的分级软件对水果进行分级控制，将水果分类到相应等级的出果口中；其特征是：
一、摄像头同时采集两个水果输送通道的PAL制式的模拟图像信号，通过解码器将模拟信号转换为YUV格式图像数据，存储在DSP视频处理系统的图像采集数据存储区；
二、对图像采集数据存储区中的水果图像数据进行预处理，首先，利用中值滤波的方法对图像进行平滑滤波；其次，采用基于阈值的分割法对水果图像进行背景分割处理；最后，采用轮廓跟踪的方法进行水果边界提取，从而得到水果边界曲线；
三、利用对水果图像进行边界提取得到边缘点来确定水果的形心点，将通过果梗与水果交界点和形心两点的连线定为果轴，用过形心与果轴垂直的直径来代表果径，即为水果的大小；
四、对采集到的彩色水果图像采用HSI彩色模型来表示水果颜色，并利用色度值H对水果表面颜色组成进行分析，计算出苹果表面颜色鲜红、浓红所占比例来确定苹果颜色等级；
五、根据表面坏损区域与非坏损区域的颜色特征差异，利用坏损区域与非坏损区域交界处的突变，求得可疑坏损点，然后再利用区域增长法，求出整个受损区域的面积；
六、将上述三、四、五所得到的水果大小、颜色、缺陷特征参数通过PCI接口传输到工控机中分级软件进行分级。
本发明科学合理，提高了水果分级系统的实时性，分级速度快，分级准确率高。由DSP机器视觉系统、人机交互系统、输送模块和分级触发模块等几部分组成。DSP机器视觉系统主要由CCD摄像头、照明系统和DSP板卡组成。摄像头采集水果的图像传送到DSP图像处理系统中，通过图像处理算法提取分级所需的水果特征。人机交互系统则主要由工控机和分级软件组成。分级软件又分为人机接口和分级控制部分。用户通过人机接口部分可以配置和测试整个水果分级系统。例如，用户可以设置等级数及各等级标准值来控制系统的分级标准，或者利用触发测试功能来测试触发装置是否能正常工作等等。DSP机器视觉系统和人机交互系统是通过PCI总线联系起来的，实现方式是将DSP板卡插入工控机的PCI接口。分级软件的分级控制部分通过PCI总线直接访问DSP寄存器获取DSP图像处理程序提取的水果特征参数，并根据这些参数来将水果分级。分级触发模块主要由旋转编码器、输入输出卡和电磁触发装置组成。旋转编码器用于水果的定位，通过计算两个不同时刻旋转编码器脉冲之差就可以确定这段时间能水果在输送装置上运行了多长的距离，从而能判断水果是否已到达相应等级的触发位置。如果水果已经到达触发位置，则分级软件会通过输入输出卡发送触发信号到相应的通道，电磁触发装置接收到触发指令后立刻将水果弹落到相应等级的出果口中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的系统结构原理图；
图3是本发明的水果分级原理图；
图中：1.CCD摄像头，2.光源箱，3.DSP板卡，4.PCI接口，5.工控机，6.分级软件，7.I/O卡，8.强电控制板，9.输送装置，10.分级触发装置，11.旋转编码器。
具体实施方式
本发明控制系统的运行原理如图2所示，CCD摄像头采集水果输送流水线上水果的图像，并将水果图像信息传送到DSP视频处理系统中，DSP视频处理系统通过一系列的图像处理算法将水果的外部品质特征(如大小、颜色、形状和缺陷等)信息提取出来。DSP视频处理系统通过PCI接口将提取的水果特征信息提供给安装在工控机中的分级软件，分级软件根据这些信息和通过人机交互模块由用户事先设置好的水果等级信息来判别当前水果属于何等级。另一方面旋转编码器采集水果的位置信息提供给分级软件，分级软件据此来决定水果何时进行触发。当分级软件判定当前水果应该触发时，会通过I/O卡发送触发信号给强电控制板，然后由强电控制板控制执行机构将当前水果弹入相应等级的出果口。
本发明可用其他的不违背本发明的精神和主要特征的具体形式来概述，因此，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
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