一种智能果蔬品质检测系统的制作方法

本实用新型涉及果蔬检测领域，具体涉及一种智能果蔬品质检测系统。

背景技术：

中国是农业大国，有多类农产品产量均居于世界前列。作为农产品的生产大国，果蔬产业具有巨大的生产潜力与市场空间。因为庞大的果蔬数量在品质分类时不仅消耗了大量的人力资源，增加了劳动成本，同时也由于人工进行果蔬分类时，容易出错，使得不合格的果蔬产品流入市场，对人的身体健康造成不良影响。因此，果蔬缺陷识别系统具有很高的研究价值。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种采用图像识别技术对果蔬不同品质状态的自动检测以达到自动分类的智能果蔬品质检测系统。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种智能果蔬品质检测系统，包括暗箱、视频采集装置、光照装置、电磁继电器、灯光控制装置、数据线和计算机，其中，所述视频采集装置位于所述暗箱内且位于暗箱的顶部；所述光照装置包括红色荧光灯、绿色荧光灯和蓝色荧光灯，所述光照装置设有两套，该两套光照装置都设置于暗箱内，且该两套光照装置分别位于暗箱内的左右两侧壁上；所述电磁继电器、灯光控制装置和计算机设置在暗箱外，且所述数据线依次连接电磁继电器、灯光控制装置和计算机；所述视频采集装置通过所述数据线与所述计算机相连接，所述两套光照装置通过所述数据线分别与所述电磁继电器相连接；

所述灯光控制装置设有自动模式按键、停止启动按键和手动模式按键；所述灯光控制装置通过电磁继电器控制所述两套光照装置，按照设定的工作模式切换灯光颜色；

所述视频采集装置对果蔬进行多角度的动态采集，并将采集到的信息传输给计算机进行分析，所述计算机安装MATLAB软件对视频采集装置采集的图像进行处理，并识别果蔬的品质。

优选地，所述灯光控制装置包括51单片机；该型号的单片机价格便宜，且性能稳定，能长时间使用而不异常发热，寿命较长，正常运行的情况下可以使用数年，且市场上货源充足容易更换。

优选地，所述视频采集装置为CCD摄像机；CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

优选地，所述暗箱内部的四周侧壁上设有反光纸；反光纸是利用反光膜的反光材料的独特性能，将向光源投射方向反射光线，使得暗箱内光照充分，产生的阴影极小。

优选地，所述暗箱为长方体或者正方体结构；该结构简单，易于加工，成本低，且较为稳定。

本实用新型的工作原理：

工作时，按下自动模式按键，控制灯光控制装置进入自动模式，在自动模式下，红色荧光灯、绿色荧光灯和蓝色荧光灯各亮5秒钟，当按下停止启动按键，可以暂停灯光的自动切换，维持当前颜色的灯光，当再次按下停止启动按键时，恢复自动模式；按下手动模式按键，控制灯光控制装置进入手动模式，每按一次手动模式按键则切换一次灯光颜色，在手动模式下，停止启动按键无效；所述视频采集装置在不同颜色的灯光照射下对果蔬进行多角度的动态采集，并将采集到的信息传输给计算机进行分析，所述计算机安装MATLAB软件对视频采集装置采集的图像进行处理，并识别果蔬的品质，之后将处理后的信息传送给分拣系统。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)本实用新型主要根据国家规定的果蔬分类标准，利用图像识别技术对果蔬可能存在的不同状态进行分析，结合果蔬分拣系统以实现软件、硬件的相结合的基于视觉的果蔬品质分级系统；

(2)本实用新型可实现不同状态下果蔬的自动分类检测，避免人工分类果蔬的错误，形成流水线作业，能够节约人工成本，提高分拣效率，增加农产品的经济利润空间；

(3)本实用新型操作简单，成本低廉，所需的操作人员少，可实现在劳动力短缺的地区或者时期进行规模化生产。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的主视图；

图中附图标记为：1、暗箱；2、视频采集装置；3、光照装置；4、灯光控制装置；5、电磁继电器；6、数据线；7、计算机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1～3所示，一种智能果蔬品质检测系统，包括暗箱1、视频采集装置2、光照装置3、灯光控制装置4、电磁继电器5、数据线6和计算机7，其中，所述暗箱1为长方体或者正方体结构，所述暗箱1内部的四周侧壁上设有反光纸，暗箱1内壁由反光纸构成，利用光线的多级反射，实现暗箱1内部的光线的充分照射，从而获得目标细节清晰的实验照片；所述视频采集装置2位于所述暗箱1内且位于暗箱1的顶部；所述光照装置3包括红色荧光灯、绿色荧光灯和蓝色荧光灯，所述光照装置3设有两套，该两套光照装置3都设置于暗箱1内，且该两套光照装置3分别位于暗箱1内的左右两侧壁上；所述电磁继电器5、灯光控制装置4和计算机7设置在暗箱1外，且所述数据线6依次连接电磁继电器5、灯光控制装置4和计算机7；所述视频采集装置2通过所述数据线6与所述计算机7相连接，所述两套光照装置3通过所述数据线6分别与所述电磁继电器5相连接；

所述灯光控制装置4设有自动模式按键、停止启动按键和手动模式按键；所述灯光控制装置4通过电磁继电器5控制所述两套光照装置3，按照设定的工作模式切换灯光颜色；所述灯光控制装置4包括单片机，所述单片机为51单片机灯光控制装置4，51单片机具有低功耗、廉价、性能稳定等优点，常应用于工业控制、农业生产和日常生活等领域，可在保证设备稳定运行的情况下使整体成本下降；该装置根据现实工作需要设定相应的工作模式，并在红色荧光灯，绿色荧光灯，蓝色荧光灯之间的切换，用不同光照使物体反射出相应色光，从而排除目标之外的色光的干扰。

所述视频采集装置2为CCD摄像机，CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而CCD摄像机灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动，CCD摄像机安装在暗箱1的顶部，当流水线上的果蔬经过暗箱1的下部时，CCD摄像机在果蔬处于动态的情况下对目标果蔬获取多帧不同角度的图像。所述视频采集装置2对果蔬进行多角度的动态采集，并将采集到的信息传输给计算机7进行分析，所述计算机7安装MATLAB软件，该软件是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，常用于图像处理等领域，本实用新型利用上述特点，将其应用在果蔬表面的图像处理中。计算机7利用MATLAB软件获取来自CCD摄像机的多帧图像，对采集的图像进行图像预处理，实现对果蔬可视部分的品质分析，从而实现对果蔬的多级分类。

工作时，按下自动模式按键，控制灯光控制装置4进入自动模式，在自动模式下，红色荧光灯、绿色荧光灯和蓝色荧光灯各亮5秒钟，当按下停止启动按键，可以暂停灯光的自动切换，维持当前颜色的灯光，当再次按下停止启动按键时，恢复自动模式；按下手动模式按键，控制灯光控制装置4进入手动模式，每按一次手动模式按键则切换一次灯光颜色，在手动模式下，停止启动按键无效；所述视频采集装置2在不同颜色的灯光照射下对果蔬进行多角度的动态采集，并将采集到的信息传输给计算机7进行分析，所述计算机7安装MATLAB软件对视频采集装置2采集的图像进行处理，并识别果蔬的品质，之后将处理后的信息传送给分拣系统。

具体来说，以土豆为例，不同类型的土豆在荧光灯的效果图分析，在标准的荧光灯环境下，对不同类型的土豆进行多角度的拍照分析，并使用MATLAB软件对图像进行处理，识别出土豆的各种缺陷。提高土豆检测算法的运算速度和正确率，在流水线上运输的土豆速度快，但传统的算法对土豆进行检测的速度慢，错误率高，所以需要优化算法运算速度，拟实现土豆品质的快速、准确的判断，因此运用PLA算法(PLA算法是机器学习算法，用两层神经元进行分类)，角点检测算法(角点检测算法是利用梯度或者弧度来计算的，主要是计算图像中角的角度或弧度，判断某个位置是否出现角)以及对其进行优化的相关算法，提高了运算速度。实现图像识别的硬件环境，结合图像处理，通过机器视觉和51单片机控制器，感应土豆到达预定的识别环境，使CCD摄像机及时地获取土豆的图像，实现土豆的颜色、品质分类的实时检测，完成土豆的智能分级功能。软件与硬件的结合，通过仿真和多次调联，MATLAB软件进行图像处理后，将所得的结果转换成信号传输给单片机，进而控制硬件，实现高效的分级。

本实用新型主要根据国家规定的果蔬分类标准，利用图像识别技术对果蔬可能存在的不同状态进行分析，结合果蔬分拣系统以实现软件、硬件的相结合的基于视觉的果蔬品质分级系统；本实用新型可实现不同状态下果蔬的自动分类检测，避免人工分类果蔬的错误，形成流水线作业，能够节约人工成本，提高分拣效率，增加农产品的经济利润空间；本实用新型操作简单，成本低廉，所需的操作人员少，可实现在劳动力短缺的地区或者时期进行规模化生产。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。