[发明专利]一种测量鸡蛋体积和表面积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及鸡蛋测量领域，具体涉及一种测量鸡蛋体积和表面积的方法。

背景技术

鸡蛋富含蛋白质、脂肪、矿物质和维生素，是人们日常生活中具有很高营养价值的动物性蛋白食品，也是人们日常饮食的重要组成部分。我国是禽蛋生产大国，总产量居世界第一位，但我国鲜蛋的商品化处理设备落后，随着鸡蛋生产的规模化和产业化，鸡蛋必须经过检测、分级、包装处理才可以上市，鲜壳蛋产后检测与分级加工处理的技术手段和装备的研制开发已经是刻不容缓。

随着信息技术的发展，图像处理技术、机器视觉技术在农业工程领域的应用日益广泛。利用计算机视觉技术可以模拟人眼的功能，并可以自动快速无损检测，在农产品品质的检测中得到了广泛的应用。世界禽蛋质量标准中，鸡蛋的大小是分级标准之一，用于对鸡蛋的分级和包装。可以帮助鸡蛋生产商和蛋品工业更好的实现不同外观品质鸡蛋的高标准分装，以刺激消费，促进销售。

鸡蛋体积和表面积等几何特征参数在蛋品加工业和生物学研究上有重要的意义，已广泛用于不同年龄蛋鸡的数量分布及生态形态学的研究中，可以预测幼仔出生质量、孵化率、蛋壳表面特性及蛋内部品质参数等。

精确测量鸡蛋体积可利用排水法，但测量完成后需将鸡蛋风干，速度慢，效率低；而表面积几乎不能直接测量。因此，国内外学者主要利用纵横径来建立鸡蛋表面积与体积的预测模型（Narushin V G.Egg geometry calculation using the measurements of length and breadth[J].Poultry Science,2005,84(3):482～484.），此类方法主要存在以下不足：因变量与自变量的预测模型通常是非线性的，它们之间的关系不能从几何意义上给出满意的解释；且检测时主要利用手工检测出纵、横径，再把参数代入回归方程，速度慢，效率低。

文献（周平等.基于机器视觉的鸡蛋体积与表面积计算方法[J].农业机械学报.2010.41(5):168-171.）利用机器视觉技术，假设理想鸡蛋图像关于纵径对称，提出像素体积和V_p与像素表面积和S_p，给出在数字图像中的计算方法；最后建立了鸡蛋体积V、表面积S与V_p、S_p之间的关系模型。但该方法是基于理想鸡蛋图像关于纵径对称的假设而实施的，事实上这种理想鸡蛋的存在几率较低；利用该方法获得的鸡蛋体积预测模型相关系数仅为0.965，实测误差±1cm³内准确率仅为92%；鸡蛋表面积预测模型相关系数仅为0.971，实测误差±1cm³内准确率仅为88%。说明该计算方法仍存在较大缺陷。

发明内容

本发明提供了一种测量鸡蛋体积和表面积的方法，利用该方法能快速、精确地获得鸡蛋的体积和表面积。

本发明的技术方案为：

一种测量鸡蛋体积和表面积的方法，包括：

（1）获取鸡蛋的三维点云；

（2）利用三维点云中的散乱点构建鸡蛋的三角网模型，使三维点云中的散乱点全部成为三角网模型中各三角形面片的顶点；

（3）将三角网模型表面所有三角形面片的面积相加，得到鸡蛋的表面积；

在三角网模型表面任取一个三角形面片的顶点，将该点与三角网模型表面的每个三角形面片分别组成四面体，所有四面体的体积和为鸡蛋的体积。

具体地，步骤（1）中，获取三维点云的方法包括：

（1.1）对采集鸡蛋图像用的相机进行校正，获取该相机的校正参数；

将用于相机校正的标准网格板放置到平整的台面上，从不同方向对该标准网格板进行拍照，拍照时保持镜头主光轴与标准网格板呈40～50度；

根据前方交会及线性变换模型，获得相机的校正参数，所述校正参数包括焦距f，图像的中心坐标（x₀，y₀），相机镜头的径向畸变系数k₁、k₂，以及切向畸变系数p₁、p₂；这些校正参数的计算公式如下：