一种基于双目视觉的种子检测系统及方法

本发明专利涉及种子特征检测，具体涉及一种基于双目视觉的种子检测系统及方法。

背景技术：

1、我国是世界农产品生产和进出口的大国，国际地位显著，但我国的农产品安全问题仍备受关注，种子作为农业生产的关键环节，种子品质的差异直接关乎到产品质量品质甚至是农民和国家的利益，因此实现对种子品质的评价和检测在农业生产具有重要意义。

2、种子的形状特征不一，常见的主要有卵圆形、马蹄形、圆球形及其他不规则形状，其中卵圆型种子较多，典型代表有小麦、水稻、红麻、桃仁等，卵圆形种子具有左右两侧对称，头部、尾部两端不对称且体积明显小于中间部分的特征，其中头部和尾部作为种子生长发育的关键位置且具有大量的特征信息。

3、但是目前种子的检测与分选多数根据经验通过肉眼观测进行判断，少有的检测系统仅单方向对种子特征实现提取和采集，采集过程中难以对控制种子姿态位置，种子姿态不一造成信息提取效果和数据处理结果较差，若对于大批量种子实现规模化特征提取与检测，需要提前将种子群进行单粒化，作业弊端更加显著，劳动强度大、作业效率低，严重制约和影响了农产品行业前景与发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于双目视觉的种子检测系统及方法，通过对种子群进行单粒化分流作业和姿态调整，实现了单粒种子保姿有序运移，进而对单粒种子的头部、尾部特征信息的自动化提取，提升作业效率，符合农林装备现代化、智能化发展的要求。

2、本技术实施例是通过如下技术方案实现的，提供一种基于双目视觉的种子检测系统，包括装载台架，以及安装于装载台架上沿梯式网格种子传输系统运动方向一致且依次排布的气吸式仿形窝眼单粒化装置、双目图像信息采集系统和集成控制系统，所述气吸式仿形窝眼单粒化装置安装于装载台架的始端上侧位置，其种子导出口位置与梯式网格种子传输系统短距离贴合，用于实现种子高速投递传输；所述双目图像信息采集系统固定在装载台架上，其顶端设置有防尘保护罩，保证装置系统安全性和灵敏度，中间主体部分贯通安装于梯式网格种子传输系统的梯式机架上，便于梯形传输履带回转运动顺利进行和对种子头部和尾部的图像信息采集；所述梯式网格种子传输系统固定安装于装载台架，其梯形传输履带上嵌套安装有种子盛放杯，用于实现种子以直立姿态高速投入，整个系统装置的由集成控制系统操作控制，主要实现气吸式仿形窝眼单粒化装置中气压流量调控、窝眼仿形轮和旋转毛刷速度控制，梯式网格种子传输系统的运转，双目图像信息采集系统的采集，进而保证系统装置平稳运行。

3、本方案通过集成控制系统实现整个装置的运动控制，通过气吸式仿形窝眼单粒化装置对种子群进行单粒化作业和种子姿态定向调整，通过梯式网格种子传输系统承接直立下落的种子，通过双目图像信息采集系统实现了同时对种子的头部和尾部双面进行信息采集和特征分析。

4、作为优化，所述集成控制系统包括控制主机、运动控制器、光电传感器和单片机，固定安装于装载台架和梯式网格种子传输系统之间。所述运动控制器用于实现对气吸式仿形窝眼单粒化装置和梯式网格种子传输系统的运动控制，保证处于合理的作业参数和范围；所述光电传感器安装在梯式机架上，对从种子分流导出槽传输到梯式网格种子传输系统的种子进行计数；所述控制主机用于实现接收光电传感器信号及与计算机实现双向通信，同时对种子进行编号计数并控制图像采集系统工作，对采集的信息进行分析处理，完成对种子的检测。

5、作为优化，所述气吸式仿形窝眼单粒化装置包括种子箱壳体、窝眼仿形轮、真空气吸室，其排布安装位置由外到内依次嵌套安装，保证整体装置气密性；所述种子箱壳体内部还安装有旋转毛刷，所述旋转毛刷与窝眼仿形轮外圆相切贴合，用于实现对多余种子的梳刷清理且减少对种子的破坏；种子箱壳体外侧固定安装有驱动电机，通过运动控制器用于实现对窝眼仿形轮的转速控制；所述窝眼仿形轮包括仿形窝眼、通路管道和壳体，所述仿形窝眼主要依据“卵圆形”种子形状特征及三轴尺寸设计，保证种子单粒且平躺姿态进入仿形窝眼；设置4个圆周每一圆周设置8个仿形窝眼，可同时实现一排四粒种子同时取种，同时仿形窝眼处还设置了通路管道用于实现和真空气吸室的气吸管道连接口的负压吸附，保证种子紧密贴合于仿形窝眼的内壁处；所述仿形窝眼、真空气吸室及旋转毛刷协调作业时完成了四大作业模块，即取种作业、清种作业、运移作业和排种作业。所述真空气吸室通过负压真空泵提供负压力，进而通过气吸管道实现动力传递，保证真空气吸室正常作业。

6、作为优化，种子箱壳体还设置了种子分流导出板，一级调整板，二级调整板和三级调整板，所述种子分流导出板，总共设置8块，每两个种子分流导出板两两对应构成单粒容种空间，单粒容种空间与仿形窝眼一一对应，保证种子掉落位置协调一致；所述一级调整板对称设置于单粒容种空间内部上侧位置，一级调整板侧边对种子姿态进行干扰，实现种子姿态初步调整，保证种子头部尾部竖直向下滑移；所述二级调整板对称设置于单粒容种空间内部中间位置，通过二级调整板侧边对种子姿态进行二次干扰，实现种子姿态调整，保证种子头部尾部竖直向下滑移；所述三级调整板两板之间构成了一个狭长的单粒种子通道，其尺寸设计依据种子的宽度和厚度设置，经过三级调整板调整种子的姿态，实现对种子的姿态调整，保证单粒种子直立落入梯式网格种子传输系统中的种子盛放杯。

7、作为优化，所述梯式网格种子传输系统包括梯形传输履带、传输张紧装置、直线振动器、种子盛放杯和防尘保护罩；所述梯形传输履带包括上平面传输履带，下平面传输履带和种子盛放杯定位安装孔，梯形传输履带呈倒梯形安装于梯式机架，其表面一排四个均匀密布种子盛放杯定位安装孔，保证种子盛放杯的定位安装，上侧设置有防尘保护罩；所述种子盛放杯顶部设置内侧弧导面，中间位置为锥形杯，底部通过通孔安装底座放置在梯形传输履带中，整个种子盛放杯上下通透，方便种子的头部和尾部完全暴露于双目图像信息采集系统；所述传输张紧装置安装于梯形传输履带与直角减速器对应圆柱形滚轮的对侧安装角位置，实现对梯形传输履带的张紧调节，防止履带传输打滑；所述直角减速器由运动控制器实现运转速度的控制，进而控制梯形传输履带的运转；所述梯式机架底部设置有两块支撑板，用以保证梯形传输履带内部具有足够的空间，保证双目视觉系统的安装作业；所述直线振动器，其上安装面固定安装于梯式机架一侧的上平面板，上平面板与梯形传输履带底面贴合，其下安装面固定安装于装载台架的横梁上；通过直线振动器的振动调整使得种子在种子盛放杯内达到稳定状态。

8、作为优化，所述双目图像信息采集系统包括上、下平面光源、上、下平面线阵相机和暗室，所述暗室设置有通道，嵌套贯通安装于梯式机架，其顶端和底端分别位于梯式机架对侧，分别设置安装上平面光源、上平面线阵相机和下平面光源、下平面线阵相机，上下平面光源保证种子获得足够亮度，有利于图像处理的成像效果。梯形传输履带中的种子盛放杯携带种子匀速经过暗室，上下平面线阵相机通过连续采集，获取传输带上全部种子的头部和尾部的图像信息，并通过控制主机对图像进行特征提取和分析。

9、本技术实施例还提供一种基于双目视觉的种子检测系统与方法，包括如下方面：s101，种子经由种子进口处进入种子箱中腔，负压真空泵作业联通真空气吸室形成负压吸附力，运动控制器控制驱动电机带动窝眼仿形轮运转作业，同时联动旋转毛刷作业，对大规模种群实现单粒取种、清种、运移和投种作业，将单粒种子投放至种子分流导出板构成的单粒容种空间，经过三级调整板调整实现种子直立姿态下落至种子盛放杯，种子盛放杯上下通透，保证种子头部和尾部的特征能暴露；s102，光电传感器通过对下落种子进行检测，传递信号给运动控制器进而实现梯式网格种子传输系统运转，直线振动器高频微浮振动保持种子盛放杯内种子姿态的稳定性，当梯式网格种子传输系统携带种子进入了双目图像采集系统的图像采集区域后系统启动作业；s103，上下面光源提供给暗室足够的光照亮度，通过上平面线阵相机和下平面线阵相机连续作业采集，可获取传输带上全部种子图像，并对种子进行标号计数，并对种子盛放杯内种子的头部和尾部也同时进行图像采集，对采集的信息进行分析处理，完成对种子的检测。