[发明专利]果心区域定位、果心室外端与果实半径比计算方法及系统

说明书

本发明涉及一种果心区域定位、果心室外端与果实半径比计算方法及系统，其包括：制作数据集并训练网络参数，构建网络模型；将实时采集视频中的图像输入所述网络模型，定位采集视频图像中果心、果肉位置区域；在所述定位果心、果肉位置区域中，确定果心区域，根据所述果心区域计算得到果心室外端与果实半径比。本发明能精准区分苹果果肉和果心，精确计算果心室外端与果实半径比，可简化苹果品质检测过程，提高等级划分准确度，同时，可精准定位果心区域，为机械化精细除核提供数据支持；可以广泛在水果品质检测技术领域中。

技术领域

本发明涉及一种水果品质检测技术领域，特别是关于一种果心区域定位、果心室外端与果实半径比计算方法及系统。

背景技术

随着人民生活水平的提升，苹果的消费量和产量在逐年递增。果心是苹果中不可食用的一部分，果心大小占苹果比例是决定苹果品质的重要因素。现有果心大小评价指标中，评价规范要求：随机抽取10个果实，沿果实最大横径处一次性切开，横切面如图1所示，观察果心外端达到果实半径的相对位置(以10个果实的平均值计算)，将苹果果心大小划分为小、中、大三个等级，划分标准如表1所示。

表1苹果果心大小评价标准

传统测量果心室外端和果实半径的方法依靠游标卡尺和目视，由于果心存在偏心和形状不规则等因素，测量误差大，测量后需手工录入数据计算均值，费工费时。

在苹果深加工过程中，去除果心是非常重要的步骤。随着机械自动化水平的提升，已经发明了很多自动化去核设备。这些设备依靠机械力，将苹果从上之下抠除内部柱形区域。这些方法切除的苹果区域形状大小固定，存在大量的可食用果肉，浪费严重。为这些机械设备提供切除苹果区域精确位置数据，是提高苹果可利用率的最佳方案。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种果心区域定位、果心室外端与果实半径比计算方法及系统，其能精准区分苹果果肉和果心，精确计算果心室外端与果实半径比，可简化苹果品质检测过程，提高等级划分准确度。同时，可精准定位果心区域，为机械化精细除核提供数据支持。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种果心区域定位、果心室外端与果实半径比计算方法，其包括：制作数据集并训练网络参数，构建网络模型；将实时采集视频中的图像输入所述网络模型，定位采集视频图像中果心、果肉位置区域；在所述定位果心、果肉位置区域中，确定果心区域，根据所述果心区域计算得到果心室外端与果实半径比。

进一步，所述制作数据集包括：

利用图像标注工具Labelme，选择水果的果心、果肉区域边缘，对不同属于区域像素进行标注；

对标注后图片按照预先设定的比例随机划分为训练集、验证集和测试集。

进一步，所述网络模型为改进Unet卷积神经网络模型；所述网络模型包括：

所述网络模型采用VGG16结构的主干特征提取网络共获得5个初步有效特征层，将得到的第5个初步有效特征层作为输入传递给ViT结构；

特征层首先经过Patch Embedding层，此处卷积层Conv2d的kernel_size和stride为1，只用来调整channel值；在输入到Transformer Encoder层之前进行PositionEmbedding，用于补充空间信息；

在Transformer Encoder层将Encoder Block堆叠12次，Encoder Block包括LayerNorm、Multi-Head Attention、Drop Path和MLP Block；

对ViT输出结果reshape后进行上采样，与其上一层的有效特征层进行堆叠，再进行两次标准的卷积进行加强特征提取，获得最终的有效特征层；