一种通过图像采集实现种子方向识别的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过图像采集实现种子方向识别的方法及装置，所述方法包括步骤：S1）装置内部环境设计；S2）获取装置内部的图像信息；S3）快速方向判别，将S2）中获得的原始图像信息进行二值化处理，取得翻转托盘区域图像信息，根据目标快速识别算法快速判断出种子的方向。本发明的装置环境设计方法能够清楚快速的提取装置内部的图像，本发明采用的二值化处理及目标快速算法，能够方便快速的判断出种子的方向。
【专利说明】
一种通过图像采集实现种子方向识别的方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及农业自动化技术领域，特别涉及一种通过图像采集实现种子方向识别的方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前一部分种子播种机械具有种子方向识别和自动调头的功能，种子方向识别是通过图像采集识别的方式实现，但是在种子方向识别的方法设计上存在大量的数据运算，处理速度上相对较慢，也导致播种效率不能提升。并且设备结构复杂，需要采用性能较高的微处理器进行处理和专用DSP采集图像，导致设备整体价格偏高，种子方向识别设备对外部光线的干扰非常敏感，封闭环境的控制导致设备成本提高，并且识别率差，实用性不高。
【发明内容】
[0003]基于现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种通过图像采集实现种子方向识别的方法，该方法通过简便的装置设计、简单的图像采集处理及简便的算法就能实现种子方向的识别，本发明的另一目的在于提供应用该方法识别种子方向的装置，内部环境设计便于图像采集和分辨，且利用低速处理器就可实现图像处理。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种通过图像采集实现种子方向识别的方法，所述方法包括以下步骤:
51)装置内部环境设计:
设计壳体，将壳体底部设计含有种子通过的漏口，壳体内表面设计含有不反光或反光率较低的白色层；
设计翻转托盘，翻转托盘的形状设为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，翻转托盘的上表面设为含有黑色层，将设计制作好的翻转托盘置于壳体内；
在壳体内设计安装图像获取装置；
设计控制翻转托盘和图像获取装置动作的控制器；
52)利用SI)中的图像获取装置获取内部的图像信息；
53)快速方向判别，将S2)中获得的原始图像信息进行二值化处理，取得翻转托盘区域图像信息，根据目标快速识别算法快速判断出种子的方向。
[0005]所述SI)中还包括在壳体内设计安装用于监测翻转托盘位置的红外对射管。
[0006]所述S2)中获取装置内部的图像信息的方法为:通过图像获取装置CMOS图像传感器直接获取装置内部环境信息。
[0007]所述S3)中目标快速识别算法为:翻转托盘范围确定后，在翻转托盘内提取种子轮廓的方形区域，将该区域偶等分，对被分区域中白色图案的截面进行比较，找出最小的截面所在的被分区域，截面最小的被分区域就是种子的尾部所在区域。
[0008]所述将种子轮廓的方形区域偶等分为四等分。
[0009]所述SI)中装置内部环境设置还包括装置内部采用白色照明补光。
[0010]—种通过图像采集实现种子方向识别的装置，所述装置包括壳体、壳体内部的翻转托盘、壳体内部的COMS图像传感器和控制翻转托盘及COMS图像传感器动作的控制器;壳体底部含有种子漏口，壳体内表面含有不反光或反光率较低的白色层，所述翻转托盘为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，且所述翻转托盘的上表面含有黑色层。
[0011]所述控制器包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器通过连接有电机驱动芯片的电机与翻转托盘连接，所述嵌入式微处理器还直接连接COMS图像传感器。
[0012]所述的微处理器还连接有红外发射管和红外接收管。
[0013]本发明带来的有益效果有:本发明的装置内部环境设计方法能够清楚快速的提取装置内部的图像，采用的二值化处理及目标快速算法，能够方便快速的判断出种子的方向。
【附图说明】
[0014]图1为本发明具体实施例设计出的装置内部结构示意图；
图2为本发明具体实施例设计的托盘结构示意图；
图3为本发明具体实施例的托盘区域二值化后的结构示意图；
图4为本发明具体实施例的托盘区域目标识别示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得的其他设计方案和附图。
[0016]—种通过图像采集实现种子方向识别的方法，包括以下步骤:
SI)装置内部环境设计:
设计壳体，将壳体底部设计含有种子通过的漏口，壳体内表面设计含有不反光或反光率较低的白色层；
设计翻转托盘，翻转托盘的形状设为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，翻转托盘的上表面设为含有黑色层，将设计制作好的翻转托盘置于壳体内，图1为一翻转托盘结构示意图，翻转托盘设计，翻转托盘2用于盛放种子3，将翻转托盘的形状设计为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，以便种子落入翻转托盘只能有左右两个方向，且翻转托盘的上表面含有黑色层；
在壳体内设计安装图像获取装置；
设计控制翻转托盘和图像获取装置动作的控制器；
图2所示为设计好的装置内部环境结构示意图，包括壳体1、壳体内部的翻转托盘2、壳体内部的COMS图像传感器4和控制翻转托盘2及COMS图像传感器4动作的控制器3;壳体I底部含有种子漏口 11，壳体I内表面含有不反光或反光率较低的白色层，所述翻转托盘2为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，托盘在设计上保证了种子落入托盘后，头尾方向只在左、右两个方向，托盘的上表面为黑色面或含有黑色层，在壳体内还设计安装有用于监测翻转托盘位置的红外发射管和红外接收管5，控制托盘旋转的角度，当托盘水平时，红外发射管和红外接收管正好实现对射，控制器得到信号，停止转动。这样能确保在翻转后实现水平停止，便于接受下一种子。
[0017]S2)利用SI)中的COMS图像传感器获取内部的图像信息，方法为:通过装置内部的CMOS图像传感器直接获取装置内部环境信息，CMOS图像传感器型号为0V7725，嵌入式微处理器直接读取CMOS图像传感器原始数据，减少数据处理花费的时间，并且采用的CMOS图像传感器的分辨率较低，30万像素足够，减少采集的数据，提高采集的速度和后续处理的速度，同时还降低了成本。
[0018]S3)快速方向判别，将S2)中获得的原始图像信息进行二值化处理，取得翻转托盘区域图像信息，如图3所示，二值化后的数据运算量大大减少，普通的微处理器就能满足需要，根据目标快速识别算法快速判断出种子的方向。
[0019]S3)中目标快速识别算法为:翻转托盘范围确定后，在翻转托盘内提取种子轮廓的方形区域6，将该区域偶等分，对被分区域中白色图案的截面进行比较，找出最小的截面所在的被分区域，截面最小7的被分区域就是种子的尾部所在区域。
[0020]如图4所示，本实施例的种子取用大蒜，将大蒜轮廓的方形区域偶等分为按“田”字四等分，对找出的四个被分区域的白色截面进行比较，截面最小的那个就是大蒜的尾部，在左边部分，那么尾部就朝向左边，在右边部分，那么尾部就朝向右边，因此不用进行大量的运算和变化就很容易快速判断出大蒜的方向，具备对处理器要求不高，判别速度快速的特点。
[0021]SI)中装置内部环境设置还包括装置内部采用白色照明补光，实现对装置内部图像的补光，如果装置内部光线足够，补光灯可熄灭，补光灯的设置是为了优化装置内部环境，当然也可采用其他的形式让装置内部的光线满足需要。
[0022]如图2所示，根据上述方法设计制作并应用在该方法中的一种通过图像采集实现种子方向识别的装置，包括壳体、壳体内部的翻转托盘、壳体内部的COMS图像传感器和控制翻转托盘及COMS图像传感器动作的控制器;壳体底部含有种子漏口，壳体内表面含有不反光或反光率较低的白色层，翻转托盘为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，且翻转托盘的上表面含有黑色层。
[0023]控制器包括嵌入式微处理器，嵌入式微处理器采用型号为EP4CE10E144的处理器。嵌入式微处理器通过连接有电机驱动芯片的电机与翻转托盘连接，本实施例采用的电机驱动芯片型号为LV8727，嵌入式微处理器还直接连接COMS图像传感器。
[0024]微处理器还连接有红外发射管和红外接收管。
[0025]需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种通过图像采集实现种子方向识别的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤: 51)装置内部环境设计: 设计壳体，将壳体底部设计含有种子通过的漏口，壳体内表面设计含有不反光或反光率较低的白色层； 设计翻转托盘，翻转托盘的形状设为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，翻转托盘的上表面设为含有黑色层，将设计制作好的翻转托盘置于壳体内； 在壳体内设计安装图像获取装置； 设计控制翻转托盘和图像获取装置动作的控制器，所述翻转托盘通过翻转托盘驱动装置与控制器连接在一起； 52)利用SI)中的图像获取装置获取内部的图像信息； 53)快速方向判别，将S2)中获得的原始图像信息进行二值化处理，取得翻转托盘区域图像信息，根据目标快速识别算法快速判断出种子的方向。2.如权利要求1所述的通过图像采集实现种子方向识别的方法，其特征在于所述SI)中还包括在壳体内设计安装用于监测翻转托盘位置的红外发射管和红外接收管。3.如权利要求1所述的通过图像采集实现种子方向识别的方法，其特征在于:所述S2)中获取装置内部的图像信息的方法为:通过图像获取装置CMOS图像传感器直接获取装置内部环境信息。4.如权利要求1所述的通过图像采集实现种子方向识别的方法，其特征在于:所述S3)中目标快速识别算法为:翻转托盘范围确定后，在翻转托盘内提取种子轮廓的方形区域，将该区域偶等分，对被分区域中白色图案的截面进行比较，找出最小的截面所在的被分区域，截面最小的被分区域就是种子的尾部所在区域。5.如权利要求4所述的通过图像采集实现种子方向识别的方法，其特征在于:所述将种子轮廓的方形区域偶等分为四等分。6.如权利要求1所述的通过图像采集实现种子方向识别的方法，其特征在于:所述SI)中装置内部环境设置还包括装置内部采用白色照明补光。7.—种通过图像采集实现种子方向识别的装置，其特征在于:所述装置包括壳体、壳体内部的翻转托盘、壳体内部的COMS图像传感器和控制翻转托盘及COMS图像传感器动作的控制器;壳体底部含有种子漏口，壳体内表面含有不反光或反光率较低的白色层，所述翻转托盘为四周高于中心且前后两边高于左右两边的半月细长型，且所述翻转托盘的上表面含有黑色层。8.如权利要求7所述的通过图像采集实现种子方向识别的装置，其特征在于:所述控制器包括嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器通过连接有电机驱动芯片的电机与翻转托盘连接，所述嵌入式微处理器还直接连接COMS图像传感器。9.如权利要求8所述的通过图像采集实现种子方向识别的装置，其特征在于:所述的微处理器还连接有红外发射管和红外接收管。
【文档编号】A01C7/18GK105917818SQ201610316290
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】赵希军, 张留全, 李毅, 郑韵秋
【申请人】珠海南方集成电路设计服务中心