基于机器视觉禽蛋品质检测和分级系统探究

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1、基于机器视觉禽蛋品质检测和分级系统探究　　摘要：针对目前禽蛋品质检测主要采用静止图像，不仅影响了检测速度，而且难以满足禽蛋产业快速发展的要求，建立了禽蛋品质检测及分级系统，本文重点阐述了禽蛋品质检测及分级系统的总体方案，以及禽蛋品质检测输送翻转机构、机器视觉系统的结构和工作原理，为后续禽蛋分级的研究奠定了基础。关键词：机器视觉禽蛋品质检测分级禽蛋具有非常高的营养价值，随着人们生活水平的不断提高，对禽蛋的需求量越来越大。我国是世界上最重要的禽蛋生产和消费大国，从1990年至今我国禽蛋生产量连续20多年保持世界第一。近几年我国禽蛋产量一直呈增长趋势，如图1所示

2、。5我国禽蛋在国内市场上一直保持着较高的消费水平，但在国际市场上所占的比重却很小，造成这一现象的根本原因之一：我国禽蛋品质检测与分级技术手段落后，检测与分级装备的自动化程度较低，不能满足禽蛋加工业快速发展的需求。国内学者在机器视觉进行禽蛋的品质检测方面研究主要集中在静态禽蛋的计算机图像处理和识别方法上，采用静止图像影响了检测速度，难以满足高批量的检测需要。也有一些学者进行了在线检测方面的研究，但主要集中在禽蛋品质单一指标上的研究。为了提高禽蛋品质的检测效率、准确性，满足实际生产需求，本文设计了基于机器视觉系统的禽蛋品质检测系统。一、基于机器视觉的禽蛋品质检

3、测及分级系统总体方案基于机器视觉的禽蛋品质检测及分级系统要求使禽蛋能够平稳、均匀的翻转以及输送，并将禽蛋以合适的、不断变化的位置和姿态呈现在视觉系统内。机器视觉系统能够准确、有效、全面实时提取被检测禽蛋的重量、蛋形、裂纹、蛋壳颜色、脏斑等外部品质特征。分级系统接受机器视觉系统发出的信号，使带有特征信息的禽蛋正确入位，从而实现禽蛋的分级。基于机器视觉的禽蛋品质检测及分级系统，主要由禽蛋品质动态检测输送翻转机构、机器视觉系统、分级系统组成，如图2所示。1.禽蛋品质动态检测输送翻转机构2.机器视觉系统3.分级系统1.禽蛋品质动态检测输送翻转机构5如图3所示，禽蛋

4、品质动态检测输送翻转机构，主要由圆弧式滚筒、摩擦带、链条、水平轴及传动件等组成，由于是试验研究阶段，整个系统采用单排圆弧式滚筒组合输送禽蛋。圆弧式滚筒以一定的间隔均匀地装在链条上，当链条以一定速度前进时，通过水平轴带动圆弧式滚筒向前运动。在检测范围内的圆弧式滚筒的下面装有摩擦带。摩擦带与圆弧式滚筒之间紧密接触，当摩擦带与圆弧式滚筒之间存在速度差时，由速度差产生的摩擦力使圆弧式滚筒在向前运动的同时绕水平轴转动，带动禽蛋翻转，同时禽蛋以一定的速度进入机器视觉系统，从而能保证机器视觉系统能检测到禽蛋整个表面。禽蛋由人工放入每两对圆弧式滚筒中间，并与两对圆弧式滚筒

5、的四个面接触。禽蛋能在圆弧式滚筒上随其向前输送并均匀翻转。2.机器视觉系统机器视觉系统主要由CCD摄像机、图像采集卡、光照箱5、计算机、光源、控制模块、位置传感器组成，如图4所示。光照箱通过选取合适的光源频谱和空间位置，使整个视场内的光源均匀一致，并可根据不同的识别对象进行调节。CCD摄像机安装在光照箱内，通过调整位置，使之可以获得多个禽蛋图像信息。图像处理软件提取、分析和判断视场内每个禽蛋的形状、大小、表面缺陷、损伤等外观品质特征，并由位置传感器确定禽蛋位置的信息，然后通过控制模块将指令传递到禽蛋分级系统中的分级执行机构，使该禽蛋在对应分类级别的位置落下

6、，从而实现禽蛋的分级。1.光照箱2.光源3.摄像机4.图像采集卡5.计算机6.控制模块二、存在的问题及展望禽蛋品质检测输送翻转机构虽然实现了禽蛋的动态检测，提高了品质检测效率，但研究中仍存在一些不足。首先，禽蛋翻转的稳定性需进一步提高。在禽蛋翻转的过程中，一些禽蛋的稳定性较差，容易改变翻转方向。其次，禽蛋翻转的均匀性需进一步提高。禽蛋翻转到摩擦带中间时，一些禽蛋容易出现翻转不均匀的现象。因此为了以后更有效的实现禽的动态检测研究，现提出以下几点建议：1.适当的扩大圆弧式滚筒之间的距离，以增大禽蛋与圆弧式滚筒之间的接触面积，使一些较大的禽蛋也能满足检测要求。2

7、.选择一种更适合的圆弧式滚筒材料，要求圆弧式滚筒的材料有较大的摩擦系数，并且硬度较小，增加禽蛋与圆弧式滚筒之间的摩擦力，提高禽蛋翻转的均匀性。3.改进光照箱的外形设计，增加光照箱的密闭性，以便提供一个更好的图像采集环境。参考文献：[1]朱曜.禽蛋研究.北京：科学出版社，19855[2]陈家焱，陈冬娇，董晓峰.禽蛋品质检测的现状与发展趋势.农机化研究，2006（5）：21～24[3]冯俊青.基于SVM的鸡蛋外观品质检测方法研究.内蒙古农业大学硕士学位论文，2008[4]梅劲华，王石泉，王树才.禽蛋破损在线检测自动敲击发生装置设计与试验.农业工程学报，2011

8、，5（9）：334～337[5]陈家焱.鸭蛋破损声检与分级技术的研