[发明专利]一种基于机器视觉的球形果蔬图像采集装置及其采集方法

说明书

技术领域

本发明属于图像采集与模式识别技术领域，具体涉及一种适于满足科学实验要求的基于机器视觉的球形果蔬图像采集装置及其采集方法。

背景技术

近几年，数字图像处理和模式识别等技术的进展推动了机器视觉在球形果蔬无损分级技术领域的发展。实际检测时都是使用直线型履带检测线完成图像的采集工作，如采用类似公开号为CN10170192A的中国发明专利申请中所提供的球体表面缺陷检测方法来对待检测球体进行缺陷检测，该方法中由待检测球体在轨道中做纯滚动，在正对轨道位置处设置摄像头采集球体的展开面图像信息，然后将所采集到的图像信息传送到图像处理系统进行处理，计算出缺陷的位置和面积。但上述方法中使用的采集装置的结构复杂、设计制造难度大、造价高昂、占地面积大、维护复杂，不适于实验教学的需求，在科学研究时，通用性和可操作性不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的球形果蔬图像采集装置，以解决现有技术中的球形果蔬的表面图像采集装置结构复杂、占地面积大而不适于实验教学与科学研究的需求的技术问题；同时，本发明还提供一种基于机器视觉的球形果蔬图像采集方法。

为实现上述目的，本发明所提供的基于机器视觉的球形果蔬采集方法采用如下技术方案：一种基于机器视觉的球形果蔬图像采集方法，将待检测的球形果蔬绕经过球心的竖直中心轴线做定轴线转动，由位于球形果蔬水平一侧的侧向摄像头采集球形果蔬转动时的展开面图像信息，在侧向摄像头采集完成后，球形果蔬停止转动，由位于球形果蔬正上方的顶部摄像头采集球形果蔬的顶部图像信息，将球形果蔬绕球心做180°的上下翻转，由顶部摄像头采集球形果蔬的底部图像信息，最后将侧向摄像头和顶部摄像头所采集到的图像信息传送到图像处理系统。

所述的采集方法中在绕待检测的球形果蔬的外侧周向上均布有N个标记，N大于等于3，采集图像时，所述的N个标记随待检测的球形果蔬做同步转动，由固定不动的光电传感器检测标记，当待测球形果蔬转动、且光电传感器前N次检测到标记时，由侧向摄像头各采集一次图像，当光电传感器第N+1次检测到标记时，球形果蔬停止转动，侧向摄像头停止采集图像，同时，由顶部摄像头采集一次图像信息，5秒后，将球形果蔬绕球心做180°的上下翻转，由顶部摄像头再采集一次图像。

本发明所提供的基于机器视觉的球形果蔬采集装置采用如下技术方案：一种基于机器视觉的球形果蔬图像采集装置，该采集装置包括用于驱动待检测的球形果蔬绕经过球心的竖直中心轴线做定轴线转动的水平转动载物平台，该水平转动载物平台包括用于支撑放置球形果蔬的水平转动托盘和驱动水平转动托盘转动的转动驱动机构，采集装置还包括使用时将放置在所述水平转动托盘上的球形果蔬绕球心做180°的上下翻转的翻转机构，该翻转机构包括位于水平转动载物平台一侧的沿上下方向延伸的支撑架，在支撑架的一侧装配有夹持结构，该夹持结构包括沿上下方向可调的装配在支撑架上的夹持座，在夹持座上转动装配有使用时用于夹持球形果蔬的可开合的两个沿水平方向延伸的夹持臂，采集装置还包括使用时位于水平转动载物平台水平一侧、且正对球形果蔬的球心的用于在球形果蔬转动时采集球形果蔬的展开面图像信息的侧向摄像头和位于水平转动载物平台上方、且正对球形果蔬的球心的用于采集球形果蔬的顶部和底部图像信息的顶部摄像头，所述侧向摄像头和顶部摄像头的信号输出端连接有图像处理系统，所述的采集装置还包括用于控制水平转动载物平台和翻转机构工作时机及控制侧向摄像头和顶部摄像头拍照采集图像时机的控制系统。

所述的采集装置还包括设置在顶部摄像头和侧向摄像头附近的用于对待检测的球形果蔬进行照射的光源。

所述的采集装置还包括封闭的暗箱，所述的水平转动载物平台和翻转机构对应的安装在所述的暗箱中，所述的侧向摄像头和顶部摄像头分别设置在所述暗箱的侧箱壁和顶部箱壁上，所述的光源设在暗箱中。

所述的暗箱的内侧面上涂覆有用于减少因反光对侧向或顶部摄像头的图像采集影响的黑色亚光漆层。

所述的水平转动托盘上绕转动中心的外侧周向上均布有N个标记，N大于等于3，所述的采集装置还包括用于检测水平转动托盘上的标记的光电传感器，所述的光电传感器的信号输出端与控制系统相连通。

所述的水平转动托盘的朝向顶部摄像头的侧面上涂覆有用于减少因反光对侧向或顶部摄像头的图像采集影响的黑色亚光漆层。

所述的水平转动托盘为圆盘，该圆盘的圆心位置处设置有用于放置待检测的球形果蔬、并防止球形果蔬在转动时出现滚动的凹坑。