[发明专利]一种红富士苹果尺寸大小检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种依据苹果图像对其尺寸大小进行检测的方法。

背景技术

目前，水果生产地的标准化程度不高，主要有以下表现：新技术的发展不平衡；果实外观整齐度低，等外果与优等果混合销售，农药残留量超标；出口水果档次不一、包装设计陈旧落后、包装材料质量差，不规范。基于苹果大小、着色、成熟度、表面缺陷和糖度品质无损快速检测和分级加工还不成熟，是影响整个林果加工产业发展的制约因素之一。

由于计算机视觉具有无损可靠等优点，在水果品质检测中具有很强的技术优势。但图像具有大量的冗余数据，为了满足水果快速有效的实时检测，对图像处理的算法提出更高的要求，要求能够在大量的图像数据中快速提取出所需要的数据特征。对于尺寸大小的检测，冯斌(冯斌，汪懋华.基于计算机视觉的水果大小检测方法.农业机械学报，2003，34(1)：73～75)依据水果的自然形态对称来判定水果的方向，然后求取垂直于此方向上苹果两边界点的距离作为水果的大小特征。应义斌(应义斌，成芳，马俊福.基于最小外接矩形法的柑桔横径实时检测方法研究.生物数学学报，2004，19(3)：352～356)采用最小外接矩形法对柑桔横径的大小检测，没有进行方向的判定，将最小外界矩形的最大边长作为柑桔的横径大小特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对红富士苹果图像对其尺寸大小检测的最小外接矩形法，实现苹果果梗轴向判断和尺寸大小预测。

本发明采用的技术方案，包括以下步骤：

1、采集苹果图像；2、对苹果图像进行预处理，二值化图像，提取苹果侧面图像的边界；3、苹果边界以3°的增量绕已经确定的形心旋转90°；4、每次旋转一个增量后，首先计算各个边界坐标点的位置，然后用一个水平放置的最小外接矩形来拟合其边界；5、为了比较旋转后各个最小外接矩形面积计算需要，只要记录下旋转后边界点的最大和最小x，y值；6、当苹果边界在某个旋转角度，最小外界矩形的面积达到最小值，提取苹果边界的上下半径序列和左右半径序列；7、比较左右半径序列和上下半径序列的方差大小，方差大的方向为苹果果梗轴向，则另一个方向为苹果图像的尺寸大小特征；8、利用尺寸大小特征预测苹果的尺寸大小。

所述步骤3中的形心根据苹果的边界坐标和边界像素总和得到，公式如下：

x0=Σx×1s,]]>y0=Σy×1s]]>

式中，s为轮廓像素总和，(x，y)为轮廓坐标点，(x₀，y₀)为苹果的形心，将形心移至坐标原点，得到新的苹果图像边界坐标点。

所述步骤4的边界坐标点位置需知各个边界坐标点到形心的半径值以及与X轴的夹角，半径序列和夹角分别为θ(i)＝arctan(y(i)/x(i))，旋转后各个边界坐标点与X轴的夹角为当前角度加上相应的旋转的角度，假设旋转角度为d，计算旋转后各个边界坐标点为：x_d(i)＝r(i)×cos(θ(i)+d)，y_d(i)＝r(i)×sin(θ(i)+d)。

所述步骤5中的最小外接矩形面积由最大最小边界值得到，公式如下：

S＝(x_max-x_min)×(y_max-y_min)

x_max、x_min为边界点最大最小横坐标，y_max、y_min为最大最小纵坐标。