[发明专利]一种玉米种子特征区切割定位方法

摘要

一种玉米种子特征区切割定位方法，主要包括以下几个过程：1、利用震动给料器将玉米种子单粒分开，分别采集单粒玉米种子正上方向和侧向图像，进行图像二值化处理。2、确定玉米粒形心位置，计算长轴的初始位置。3、确定玉米粒侧面图像的尖端顶点位置。4、向长轴进行投影变换，迭代更新计算尖端聚类中心和玉米粒的长轴方向。5、确定玉米粒正上方向图像尖端聚类中心、大端聚类中心位置、大端的切割线位置。运算结果可以精确到亚像素级别。本发明的定位方法速度快，精度高，效果令人满意。

主权项

1.一种玉米种子特征区切割定位方法，选用切片设备为玉米种子激光切片机，玉米种子激光切片机包括震动给料器、高度限制装置、待切割料台、振动给料器，其特征在于，包括以下步骤：1)利用震动给料器将玉米粒单粒分开，利用高度限制装置，将玉米粒拨成平放姿态，传送至待切割料台上，采集单粒玉米种子正上方向图像，进行预处理，将RGB图像变换为二值图像，分割为目标区域和背景区域；2)计算正上方向图像目标区域面积，其中，f(x,y)为像素灰度值，(x,y)为图像像素坐标，s为目标区域像素集合；计算目标区域面积内的形心位置C坐标(x_c,y_c)，设定圆形掩模尺寸为n，其中其取值为自然数，d为调整系数且d∈(0,0.5)，int()是取整函数；3)使掩模中心与待检测目标像素点重合，用掩模覆盖图像目标区域内像素，计算掩模内覆盖目标区域面积大小；4)利用掩模模板遍历玉米正上方向图像目标区域内的所有像素，重复步骤3；5)在正上方向图像目标区域中，选择不超过圆模板面积β倍的较小面积所对应的像素作为目标，其中β∈(0.35,0.5)，构成待操作像素的数据区域Ω；计算掩模覆盖面积最小的所对应的像素点位置，即为玉米粒的尖端顶点的参考位置，记为O；6)连接O点与形心C的直线OC，记为玉米的参考主轴初始位置；7)数据集Ω中的像素点[F1,F2,…,Fi,…,Fn]向参考主轴OC直线上投影点分别为[P1,P2,…,Pi,…,Pn]，记为集合Ψ，其中，n为集合的像素个数，i为像素点的标号；8)采用K近邻聚类方法(其中K＝3)，将投影数据集合Ψ划分为多个聚类，根据数据集Ψ的分类结果，计算对应数据集Ω像素点[F1,F2,…,Fi,…,Fn]的聚类中心，与O点距离OPi的最近聚类点的中心，记为O1，与O点距离最远聚类点的中心Oinew，记为大端类聚类中心，计算δ＝|O‑O1|+|Oiold‑Oinew|，其中Oiold为上一次迭代计算的距离O点最远的聚类中心点，更新聚类中心坐标，令O＝O1，Oiold＝Oinew；9)重复步骤6)至步骤8)，直至O1和Oinew变化范围都很小,即，δ<ε，其中ε是容许误差，取为0.02；10)连接尖端精定位标记O1与形心C(xc,yc)位置的连线，即为玉米粒的长轴方向O1C，从聚类中心点Oinew向长轴O1C做垂线，即为玉米粒的切割线。