基于图像处理技术的粮企质检信息管理系统设计

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1、基于图像处理技术的粮企质检信息管理系统设计-农学论文基于图像处理技术的粮企质检信息管理系统设计曹斌芳１，邓志宏１，罗大喜２，聂方彦１（１．湖南文理学院物理与电子科学学院，湖南常德４１５０００；２．常德市广积米业有限公司，湖南常德４１５０００）摘要：为了提高稻米质量检测精度，提升企业运营效率，构建了基于图像处理技术的大米质量在线检测信息系统。根据国家粮食生产标准，采用数字图像处理技术对稻米的外观特征进行识别与分析，获取整精米率等关键参数，设计信息系统软件记录和分析相关参数，并在线提供给其他部门使用。经现场测试运行，该系统能较好地满足企业的检测要求，较传统人工分析参数检测准确率提高了７．８％，为

2、企业的现代化管理提供了有力的支撑。关键词：稻米质量；图像处理；参数检测；信息系统中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：0439－８114（２０15）04－0963-04DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.04.050收稿日期：２０１４－０５－１５基金项目：湖南省科技计划项目（２０１２ＳＫ３１３１）；湖南省常德市科技计划项目（２０１２ＺＸ３１）作者简介：曹斌芳（１９７９－），女，陕西澄城人，讲师，硕士，主要从事复杂工业过程控制与优化、计算机测量与控制等方面的研究，（电话）１５２７４９２９５２４（电子信箱）ｃａｏ＿ｂｆ＠１６３．ｃｏｍ。稻米是世界

3、上最主要的粮食作物之一，中国是世界上最大的稻米生产国，产量占到世界总产量１／３，居世界首位［１］。中国的水稻研究在世界上处于领先地位，但是大米的质量和口感等方面还存在诸多不足［２］，同时消费群体对于优质稻米的要求不断提升。在粮食流通和生产过程中，对进行大米品质检测与分析具有十分重要的意义，粮食安全是当前人们关注的热点问题。目前，中国粮食企业中大米品质外观指标的检测，主要是质检员通过肉眼观测，再填写纸质质检单。人工检测存在效率低、精度低、可重复性差等问题，可能导致指标不达标的大米流向市场，损害了消费者的健康和权益，同时人工检测难以满足企业生产经营中的快速批量检测的要求，而且纸质质检信息在企业中

4、流转不畅、极易出错，降低了企业的运营效率。从２０世纪７０年代末，研究人员开始在植物种类的鉴别、农产品品质检测和分级等领域进行图像处理技术应用的探索。随着信息技术的快速发展，图像处理技术在农业各个领域中均取得了诸多的重要进展［２－４］。在粮食企业生产中，稻米外观是用来判别大米类型、品种、级别等的直观指标，也是企业质量控制中的一项关键质量指标。在大米品质检测方面，国内外学者进行了许多研究，提出了许多的图像处理技术方法，并研发了多种不同类型的检测设备［４－７］。研究者利用不同方法研究了基于机器视觉对稻米的垩白度及垩白粒率、黄粒米等检测参数［５－７］，取得了一定的效果，但是仍然存在着精度较低，检测参

5、数速度偏慢等问题。同时已有研究讨论如何在企业信息管理中进行信息的利用与整合。为此，本研究基于大米的形态和外观参数，采用了基于熵的阈值法和改进的分水岭分割检测算法，分别检测整精米率和垩白粒率，然后基于色度学分离出黄粒米，并进行相关参数的统计，再进行光度和亮度的评估，最后将检测参数送入设计的企业质量检测信息系统，供地磅、财务和仓储等其他部门使用。１大米外观质量标准根据中华人民共和国国家标准ＧＢ１３５４－２００９《大米》［８］，大米被分为４个品种：籼米、粳米、籼糯米、粳糯米。按照质量等级，籼米与粳米分为一级、二级、三级、四级；籼糯米与粳糯米分为一级、二级、三级。大米的外观品质主要包括大米色泽、垩白

6、粒和米粒形状等指标，均是质量检测的基本项目，其中黄粒米、矿物质、色泽和气味为强制性指标，表征了大米重要的商品性状。大米在采购原粮、生产完成以及商品退货等企业业务活动中都要进行相关的检验，其具体过程大致如下：１）扦样。根据标准扦样法进行逐批扦样，取得原始样品２０００ｇ左右，且标示样品。２）分样。对每批原始样品分样，混合后分取两份，每份约５０ｇ用于检验，其余样品标示保管好作为留样或备份。３）检验样品。对两份样品分别检验，结果取算术平均值。①水分检测：称取一定量的样品，磨碎，烘箱法测定水分含量；②整精米率检测。按照国家标准，不足该批米平均长度的３／４视为非整米，称量算出百分比；③不完善粒检测。按照

7、标准选出待测样品的不完善粒，称重算出百分比；④黄粒米检测。按照标准选出待测样品的黄色米粒，称重算出百分比；⑤垩白粒检测。按照标准选出待测样品胚或部分胚是乳白色，称重算出百分比；⑥光度检测。感官与标样对照光洁度或反光度。４）出具检验报告。根据中国现行的标准，优质大米的基本指标［８］如表１所示，是粮食加工企业必须检验项目。２基于ＯｐｅｎＣＶ技术的图像采集系统基于图像技术进行大米质量检测是一种快速便捷的方法，系统主