[发明专利]一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将待测粮种平铺，利用图像采集设备对粮种拍照，获得清晰原始彩色图像并保存；

步骤2：将彩色图像转换为灰度图像，对灰度图像进行增强处理以方便识别粮种颗粒；

步骤3：对图像进行去噪、平滑处理，对处理过的灰度图像进行二值化，得到只有黑、白两种颜色的二值图像；

步骤4：图像分割，对分割后的图像进行连通域标记，实现粮种颗粒计数；

步骤5：将分割后标记过的图像进行还原处理；

步骤6：图像孔洞填充，完善粮种形状；

步骤7：计算每一个连通域的面积，提取图像轮廓，得到粮种周长，计算粮种特征参数，包括圆形度、中心距，输出结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，所述步骤2中，采用最大值法将原始彩色图像转换为灰度图像，即转换后的灰度图像中像素p(x,y)的灰度值为原始彩色图像中该像素的R、G和B分量中的最大值，以保证得到亮度较大的灰度图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，所述步骤2中，图像增强处理采用直方图均衡化的方法，能够均衡图像的灰度等级、提高图像的对比度，使图像的细节更加清楚。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，所述步骤3中，采用中值滤波法对图像进行去噪、平滑处理，以减少或消除图像的噪声。

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，所述步骤3中，图像二值化采用OSTU算法，即最大类间方差法实现。

6.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，所述步骤4中，图像分割采用数学形态学的腐蚀方法来完成，其目的是将图像中相连的粮种颗粒分开，根据图像粘连度，腐蚀2-8次；若图像无粘连，图像分割步骤可以省略。

7.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，所述步骤4中的连通域标记，是对二值图像中的每一个连通域，即分离开的每颗粮种编号，编号从1开始，具体分为以下两个步骤：

A、为扫描到的每一个目标像素分配一个临时标记，同时寻找是否存在与此临时标记等价的标记；记录并解析所有等价标记；

B、用等价标记中的最小值替换所有与之等价的标记。

8.根据权利要求1或7所述的一种基于计算机视觉的粮种品质检测方法，其特征在于，所述的连通域标记过程中，需要对目标二值图像进行两次从上到下、从左到右的扫描，在第一次扫描过程中，对于每一个目标像素p(x,y)，需要检查与其形成八邻接关系的、已经扫描过的四个像素p(x-1,y-1)、p(x,y-1)、p(x+1,y-1)和p(x-1,y)并进行以下处理：

a)如果像素p(x,y-1)是目标像素，当前像素赋以p(x,y-1)的标记；

b)如果p(x-1,y)是目标像素，当前像素赋以p(x-1,y)的标记；此时，如果p(x+1,y-1)也是目标像素，记录当前像素标记和p(x+1,y-1)标记为等价标记；

c)如果p(x-1,y-1)是目标像素，当前像素赋以p(x-1,y-1)的标记；此时，如果p(x+1,y-1)也是目标像素，记录当前像素标记和p(x+1,y-1)标记为等价标记；

d)如果p(x+1,y-1)是目标像素，当前像素赋以p(x+1,y-1)的标记；

e)否则，当前像素赋以新标记；

对像素赋以标记后，对等价标记进行处理，以便确定哪些标记属于同一个连接体，具体方法如下：

对每一个新标记p，创建一个等价标记集S，使得S(p)＝{p}；如果两个标记集a∈S(u)、b∈S(v)属于等价标记，合并两个集合，S(w)＝S(u)∪S(v)，其中，w是u和v中的较小值；如果两个标记集不属于等价标记，则两个标记集中标记的像素不属于同一连接体，不能合并；

第一次扫描完成后，所有的位于等价标记集S(α)之中的标记是等价标记，α是这些标记的代表标记；

第二次扫描，用代表标记替换等价标记集中的所有标记。