[发明专利]一种水果形状检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面轮廓的检测方法及装置，尤其涉及一种水果形状检测方法及装置。

背景技术

果形是评价水果品质的重要特征之一。然而，由于自然形态差异大，水果形状的准确描述十分困难。目前形状描述方法存在执行复杂，对水果姿态要求严格，检测不全面等问题，不能满足高速分级过程中水果姿态多变情况下果形的描述。

常见的形状描述方法：傅里叶描述子的方法，采用目标边界的傅里叶变换的谐波分量作为形状指标，根据谐波分量各形状等级的值范围，或者结合神经网络分类器进行分类。（Mebatsion,H.K.,Paliwal,J.,Jayas,D.S.A novel,invariant elliptic Fourier coefficient based classification of cereal grains.Biosystems Engineering.2012,111(4):422-428.）

各种矩的描述方法。Zernike矩方法，运用标准矩对水果图像进行归一化，使得归一化后的图像具有平移和尺度不变性，然后从归一化后的图像中提取具有旋转不变性的Zernike矩特征，结合主成分分析以及支持向量基对果形进行分类的方法（应义斌,桂江生,饶秀勤.基于Zernike矩的水果形状分类.江苏大学学报（自然科学版）.2007,28(1):1-4.）。Hu矩的方法，Hu（1962）提出了平面几何图形的7个具有平移、旋转、尺度不变性的不变矩表达式（Hu,m.Visual-pattern recognition by moment invariants.Ire Transactions on Information Theory.1962,8(2):179-187.）。采用Hu矩可以对鲜切的土豆丁进行形状识别（张水发,王开义,王书峰,刘忠强,毛璐.基于优化矩不变特征的鲜切菜在线分级技术.农业工程学报.2011,27(10):354-358.）。小波矩的方法，采用小波函数替换标准矩中的变换函数从而获得小波矩特征量。根据小波矩特征量值的变化判断水果形状。

典型几何图形形状特征量描述方法。Brewer（2006）提出了番茄的各种形状特征量描述指标如：水果形状偏心，水果形状圆，椭圆，心形，矩形等（Brewer,M.T.,Lang,L.X.,Fujimura,K.,Dujmovic,N.,Gray,S.,van der Knaap,E.Development of a controlled vocabulary and software application to analyze fruit shape variation in tomato and other plant species.Plant Physiology.2006,141(1):15-25.）。Kondo（2009）采用圆形度、复杂度检测水果俯视图（果梗/花萼，或者顶部/底部方向的投影图），采用离心差检测水果侧面投影图的形状等级（Kondo,N.Robotization in fruit grading system.Sensing and Instrumentation for Food Quality and Safety.2009,3(1):81-87.）。

此外，还有小波描述子的形状描述方法。以及其它的如：轮廓的曲率角度描述法，将形心到轮廓的抽样点之间的半径值为形状描述指标的方法；多尺度水平集形状检测方法等；以及三维形状描述方法。但是，由于三维形状模型的数据量比二维图形的数据量大，计算量也随之增大很多，在线快速检测较为困难。

高速水果分级生产线上，运动水果的姿态不断变化，影响对水果形状的检测，采用目前的方法无法保证果形检测的一致性和可靠性。

发明内容

为了实现姿态多变的运动水果的形状检测，本发明的目的是提出了一种水果形状检测方法及装置，并通过实施例验证了该方法的可靠性和对果形检测的一致性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一、一种水果形状检测方法：

1）针对同一品种水果的每个水果，采集9-20幅不同姿态的水果彩色图像；

2）对每幅水果彩色图像进行背景分割与目标提取，获得水果二值图像；

3）求解每幅水果二值图像中水果的最小外接矩；

4）最小外接矩的两条中心线将每幅水果二值图像中的水果分成四个区域，分别求解四个区域的水果面积；