[发明专利]一种马铃薯外部品质检测装置及方法

权利要求书

1.一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征部件包括：支架、驱动装置、传动装置、托辊、用于使托辊绕轴心旋转的滚动发生装置、双目摄像头、图像处理器，其特征在于，双目摄像头包含有摄像头A和摄像头B，摄像头A获取马铃薯第一图像信息，摄像头B获取马铃薯第二图像信息，图像处理器基于第一图像信息和第二图像信息匹配计算生成视差图，并对视差图进行分析得到马铃薯品质信息。

2.根据权利要求1所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于马铃薯的输送速度是匀速的。

3.根据权利要求1所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于托辊的形状为圆柱形、锥形或V型。

4.根据权利要求1所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于托辊的直径大于3厘米，优选的范围在4厘米至30厘米之间。

5.根据权利要求1所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于滚动发生装置为摩擦带或摩擦板，摩擦带或摩擦板与双目摄像头摄像范围内的托辊相互接触。

6.根据权利要求1或2所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于该装置能够同时输送多列马铃薯。

7.根据权利要求6所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于其传动装置为皮带传动装置，包括联轴器、滑轮、主动轴、从动轴和皮带。

8.根据权利要求6所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于其传动装置为链条传动装置，包括联轴器、链轮、主动轴、从动轴和链条。

9.根据权利要求8所述的一种能实现马铃薯输送并且翻转的品质检测装置，其特征在于链条为弯板链条，托辊与弯板链条上的支撑板相互连接。

10.一种用于马铃薯品质检测的双目视觉校正方法：

第一步：运用张正友标定方法获取相机旋转矩阵R∈R^3×3和平移向量R∈R^3×1,并采用式(1)将相机旋转矩阵R划分为左右相机的合成矩阵r_l和r _r,以实现相机共面，

r₁＝R^1/2,r_r＝R^-1/2 (1)

第二步：通过建立左右相机的行对准转换,将极点转换到无穷远处的方法来实现相机行对准：首先创建平移向量T方向的旋转矩阵R_rect，

R_rect＝[e₁,e₂,e₃]^T (2)

式中e₁＝T/||T||为与平移向量T同方向的极点，

e₁＝T/||T||,T＝[T_x,T_y,T_z]^T,T_x,T_y和T_z分别为x,y和z方向的平移向量，e₂为图像平面方向的向量,

e₃＝e₁×e₂为垂直于e₁与e₂所在平面的向量，

根据上式计算出的R_rect以及r_l和r_r,由式(3)求得左右相机的行对准转换R _l和R_r，

R₁＝R_rectr₁,R_r＝R_rectr_r (3)

第三步：根据摄像机成像模型,结合左右相机的行对准转换矩阵R_l和R_r,通过式(4)得到校正后的运输马铃薯左右图像像素坐标(u^_l,v^_l)和(u^_r,v^_r)，

式中Ml和Mr分别为校正前左右相机的内参，和分别为校正前左右相机的内参，(u₁,v₁)和(u_r,v_r)分别为校正前运输马铃薯左右图像像素坐标，s_l和s_r分别为左右图像校正的比例系数，和分别为校正后左右相机在x方向上的焦距，分别为校正后左右相机在y方向上的焦距，(c_xl,c_yl)和(c_xr,c_yr)分别为校正后左右相机的主点坐标，f_xl和f_xr分别为校正前左右相机在x方向上的焦距，f_yl和f_yr分别为校正后左右相机在y方向上的焦距，(c_xl,c_yl)和(c_xr,c_yr)分别为校正前左右相机的主点坐标。