[发明专利]基于机器视觉的苗木直径测量系统及方法

权利要求书

1.基于机器视觉的苗木直径测量系统，其特征在于，所述系统包括机械传动机构、颜色传感器、图像拍摄机构和计算机图像分析模块，

图像拍摄机构放置在机械传动机构的正上方，颜色传感器设置在图像拍摄机构的侧面，机械传动机构上表面颜色与苗木颜色不同；

机械传动机构，用于将苗木传送至颜色传感器下方；

颜色传感器，用于采集到苗木颜色后向计算机图像分析模块发送电压信号；

计算机图像分析模块，用于接收到所述电压信号后发出控制信号，还用于接收苗木图像，对苗木图像进行处理，得到只含有黑白像素的图像，且苗木图像为黑色像素，背景图像为白色像素，对只含有黑白像素的图像进行数字化变换，得到以像素为组元的数组，从所述数组中均匀选取至少3列数组，获得至少3列数组中每列黑色像素数量，对至少3列数组中每列黑色像素数量取平均值，根据该平均值、参考件的尺寸和参考件的每列黑色像素数量，得到苗木直径；

图像拍摄机构，用于接收所述控制信号对苗木进行拍照，获得苗木图像。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的苗木直径测量系统，其特征在于，计算机图像分析模块包括控制单元、图像尺寸截取单元、图像滤波单元、图像灰度化处理单元、图像数字化变换单元和直径测量单元，

控制单元，用于接收所述电压信号发出控制信号；

图像尺寸截取单元，用于接收苗木图像，从苗木图像中截取含有苗木的图像；

图像滤波单元，用于对含有苗木的图像进行滤波处理，得到滤波后的含有苗木的图像；

图像灰度化处理单元，用于对滤波后的含有苗木的图像进行灰度化处理，得到只含有黑白像素的图像，且苗木图像为黑色像素，背景图像为白色像素；

图像数字化变换单元，用于对只含有黑白像素的图像进行数字化变换，得到以像素为组元的数组；

直径测量单元，用于从所述数组中均匀选取至少3列数组，获得至少3列数组中每列黑色像素数量，对至少3列数组中每列黑色像素数量取平均值，根据该平均值、参考件的尺寸和参考件的每列黑色像素数量，得到苗木直径。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的苗木直径测量系统，其特征在于，根据该平均值、参考件的尺寸和参考件的每列黑色像素行数，得到苗木直径R为：

式中，N为参考件的尺寸，S为参考件的所有列上黑色像素数量的平均值，M为至少3列数组中每列黑色像素数量取平均值。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的苗木直径测量系统，其特征在于，图像拍摄机构放置在机械传动机构的正上方，且图像拍摄机构距离机械传动机构50cm。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的苗木直径测量系统，其特征在于，

机械传动机构包括电机(4)、传动带(5)、输送带(3)、机架(2)、脚轮(6)、滚轴(7)、轴承座(1)、转轴、一号带轮和二号带轮，

机架(2)的底部带有脚轮(6)，机架(2)的两端各通过一个轴承座(1)连接一个转轴，每个滚轴(7)套设在一个转轴上，输送带(3)缠绕在2个滚轴(7)上，一个滚轴(7)一端同轴连接一个一号带轮，传动带(5)缠绕在电机(4)连接的二号带轮和一号带轮上。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的苗木直径测量系统，其特征在于，图像拍摄机构包括摄像机(8)和摄像机架(9)，

摄像机架(9)垂直安装在机架(2)上，摄像机(8)安装在摄像机架(9)上，且摄像机(8)的摄像头朝向输送带(3)上表面。

7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的苗木直径测量系统，其特征在于，直径测量单元，还用于将苗木直径与预设直径范围进行比较，剔除大于预设直径范围的苗木直径。

8.根据权利要求2所述的基于机器视觉的苗木直径测量系统实现的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、采用机械传动机构传送苗木，当苗木传送至颜色传感器下方时，颜色传感器采集到苗木颜色后，向计算机图像分析模块发送电压信号；

步骤2、控制单元接收所述电压信号后，控制图像拍摄机构对苗木进行拍照，获得苗木图像；

步骤3、从苗木图像中截取含有苗木的图像，对含有苗木的图像进行滤波处理，得到滤波后的含有苗木的图像，对滤波后的含有苗木的图像进行灰度化处理，得到只含有黑白像素的图像，且苗木图像为黑色，背景图像为白色，对只含有黑白像素的图像进行数字化变换，得到以像素为组元的数组；

步骤4、从所述数组中均匀选取至少3列数组，获得至少3列数组中每列黑色像素数量，对至少3列数组中每列黑色像素数量取平均值，根据该平均值、参考件的尺寸和参考件的每列黑色像素数量，得到苗木直径。