基于圖像處理的機采棉雜質(zhì)檢測技術(shù)研究.pdf

1、新疆棉花產(chǎn)量巨大,人工采收效率低強度大,棉花機械采收快速推廣。但機采棉含雜率高嚴(yán)重影響了棉花的生產(chǎn)、銷售與加工。含雜率成為機采棉和采棉機械質(zhì)量評估的重要標(biāo)準(zhǔn)。而現(xiàn)有的機采棉雜質(zhì)檢測方法工序復(fù)雜,效率低下。圖像處理技術(shù)可實現(xiàn)機采棉雜質(zhì)的快速檢測,以提高生產(chǎn)效率。本研究提出一種基于機器圖像處理的機采棉雜質(zhì)檢測技術(shù),實現(xiàn)機采棉雜質(zhì)的快速檢測,研究的主要內(nèi)容與結(jié)論:
　　1)搭建機器視覺試驗臺,對試驗臺光源進行設(shè)計,完成相機通訊、相機標(biāo)定

2、和畸變檢測。對光源進行選型,確定光照角度,確定光照區(qū)域平均照度6500lx(勒克斯)。運用OpenCV完成相機通訊,運用Matlab對相機進行標(biāo)定和畸變檢測,得到相機的內(nèi)外參數(shù)。相機物距320mm,不垂直因子γ=0,相機畸變小于0.5 Pixel。
　　2)設(shè)計完成機采棉雜質(zhì)檢測試驗,提取雜質(zhì)物料特性參數(shù),分析不同采收方式的雜質(zhì)差異,并分析了造成差異的主要原因。采用人工挑揀的方法分離機采棉雜質(zhì),對雜質(zhì)進行分類、稱重、計數(shù),計算樣本

3、含雜率。根據(jù)雜質(zhì)分離檢測試驗得到數(shù)據(jù),選收式機采棉平均含雜率為13.40％,雜質(zhì)構(gòu)成為大雜16.9%,含細雜83.1%;統(tǒng)收式機采棉平均含雜率為23.47%,雜質(zhì)主要構(gòu)成為大雜47.8%,含細雜52.2%。
　　3)運用顏色空間轉(zhuǎn)換對機采棉圖像進行分割提取。設(shè)計圖像處理雜質(zhì)檢測試驗,對比RGB三通道直方圖確定背景板顏色;分析對比模型分量灰度圖,確定運用HSV和Lab顏色模型對棉花和雜質(zhì)進行分割;對比三種經(jīng)典鄰域濾波器,根據(jù)濾波評價

4、參數(shù)MSE和PSNR確定加窗中值濾波器為最優(yōu)濾波器;運用OpenCV自適應(yīng)閾值算法分割提取棉花總面積,運用全局閾值提取機采棉雜質(zhì)特征。棉花面積提取正確率為95%。雜質(zhì)分割最佳閾值20。
　　4)提取圖像特征屬性值,完成雜質(zhì)分類與含雜率估算。對雜質(zhì)圖像進行4—鄰域連通區(qū)域分析,計算雜質(zhì)個數(shù)和雜質(zhì)面積;根據(jù)機采棉雜質(zhì)面積大小,分離大型雜質(zhì)(棉鈴殼、枝干等),確定面積分類閾值為5000Pixel,分類正確率為93%;根據(jù)機采棉與雜質(zhì)的面