[发明专利]一种杂粮作物籽粒三轴尺寸快速检测算法

说明书

技术领域

本发明涉及植物颗粒特征参数计算技术领域，具体涉及一种杂粮作物籽粒三轴尺寸快速检测算法。

背景技术

申请人申请到“十三五”国家重点研发计划“杂粮作物机械收获力学特性研究”，在这个项目中，准确测量杂粮籽粒的三轴尺寸是根本，有了长、宽、高这三个尺寸，才能进一步研究杂粮籽粒的拉伸、压缩、摩擦等力学特性，进而为研究杂粮作物籽粒在机械收获(拨禾、扶禾、切割、输运、脱粒、分离清选、秸秆回收等作业)环节中减小籽粒损失率、破碎率和含杂率提供基础数据，也为杂粮作物收获机械的切割、脱粒、清选等关键部件创新设计以及整机性能优化设计提供数据支持。

目前对杂粮作物三轴尺寸的测量，主要靠人工进行，人利用游标卡尺一个一个测量，费时费力，测量效率低；其次，人根据主观意识判断、测得的三轴尺寸并不能反映杂粮作物真正的三轴尺寸，因为杂粮作物(如荞麦、谷子、高粱、青稞、藜麦、薏米等)本身很小，且外观、形态各异(有的是球体，有的是椎体，有的是三棱体，有的是椭球体，还有外形不规则的)，人拿在手里很难凭肉眼确定该籽粒准确的三轴方向，在这种情况下测量，本身就造成了测量误差；第三，即使准确确定了三轴方向，如此小的待测对象(一般为1～5mm)，在被游标卡尺夹住后，由于夹持力的大小较难控制(靠人手来控制)，难免会造成籽粒受压变形(测量值小于真实值)或游标卡尺不能与籽粒充分接触(测量值大于真实值)，这些都会造成测量误差，从而使测量结果与真实值有较大差距。

也有的人借助于显微镜或放大镜进行测量，但仍无法准确确定三轴位置，同时测量效率更低，误差也不会减小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种杂粮作物籽粒三轴尺寸快速检测算法，以解决现有技术中人工测量带来的杂粮作物籽粒三轴尺寸测量误差大、效率低的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种杂粮作物籽粒三轴尺寸快速检测算法，包括：

步骤S1、将多个待测杂粮作物籽粒和一枚标准尺寸的硬币平放后置于红色LED背光源下，采集待测杂粮作物籽粒和标准尺寸的硬币的投影图像；其中，所述标准尺寸的硬币作为杂粮籽粒尺寸测量的标定物；

步骤S2、读取所述多个待测杂粮作物籽粒的投影图像，并将该投影图像转换为灰度图像；

步骤S3、利用自动阈值法将所述灰度图像转换为二值图像；

步骤S4、去除所述二值图像中的噪点，得到去噪后的二值图像；

步骤S5、获取所述去噪后的二值图像的负片；

步骤S6、将所述多个待测杂粮作物籽粒和标准尺寸的硬币进行标记；

步骤S7、绘制每个待测杂粮作物籽粒的最小外接矩形；

步骤S8、根据所述标准尺寸的硬币，其单位像素所对应的实际尺寸值及所述最小外接矩形的长度像素值和宽度像素值，以得到投影图像下最小外接矩形以毫米为单位的长度尺寸值和宽度尺寸值；其中，待测杂粮作物籽粒的实际长度尺寸值＝投影图像下最小外接矩形的长度尺寸值，待测杂粮作物籽粒的实际宽度尺寸值＝投影图像下最小外接矩形的宽度尺寸值；

步骤S9、将所述多个待测杂粮作物籽粒和标准尺寸的硬币直线竖直摆放后置于红色LED背光源下，采集待测杂粮作物籽粒和标准尺寸的硬币的侧视图像后，返回步骤S2，得到侧视图像下最小外接矩形竖直方向的尺寸值；其中，待测杂粮作物籽粒的实际高度尺寸值＝侧视图像下最小外接矩形竖直方向的尺寸值。

优选地，所述步骤S1具体为：将待测杂粮作物籽粒和一枚标准尺寸的硬币平放后置于红色LED背光源下，利用摄像头采集待测杂粮作物籽粒的投影图像，其中，所述摄像头的型号为：罗技Logitech C930e，分辨率为1920*1080。

优选地，所述步骤S2包括：

步骤S21、利用Matlab中的函数f＝imread(filename)将所述投影图像读入Matlab中，利用Matlab中的函数imshow(f)将读入的原始投影图像f显示出来，其中，filename为存入本地的投影图像名；

步骤S22、运用函数f1＝rgb2gray(f)将投影图像f由RGB彩色图像转换为灰度图像f1。

优选地，所述步骤S3具体为：利用Matlab中的函数f2＝im2bw(f1,graythresh(f1))将灰度图像f1转换为二值图像f2。