[发明专利]玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法

摘要

本发明公开了一种玉米籽粒三维参数测量装置及其测量方法，包括支撑框架、旋转盘、步进电机、图像采集组件、标定板组件、电子衡器以及计算机，标定板组件包括水平标定板和竖直标定板，旋转盘设于水平标定板安装孔内，图像采集组件、步进电机、电子衡器分别与计算机连接；图像采集组件采集倾斜摄影图像并传输给计算机，通过透视变换，从倾斜摄影图像分别计算得到垂直正拍视图图像和水平正拍视图图像，用垂直正拍视图图像计算玉米籽粒轮廓的长轴和短轴，用水平正拍视图图像计算玉米籽粒的厚度，获得玉米籽粒的三维参数。本发明能够有效结合倾斜摄影技术、旋转试验装置以及机器视觉技术，从而快速、准确的测量玉米籽粒的三维参数。

主权项

1.一种玉米籽粒三维参数测量装置，其特征在于：包括支撑框架、用于放置玉米籽粒的旋转盘、用于驱动旋转盘转动的步进电机、用于采集玉米籽粒图像信息的图像采集组件、用于为图像采集组件提供空间信息和标定信息的标定板组件、用于称量玉米籽粒千粒重的电子衡器以及计算机，所述标定板组件包括固定在支撑框架顶部的水平标定板和垂直设置在水平标定板上的竖直标定板，所述旋转盘设置于水平标定板上设有的安装孔内，所述步进电机和电子衡器位于水平标定板下方，所述图像采集组件、步进电机、电子衡器分别通过数据传输线与计算机连接；所述计算机、图像采集组件和标定板组件通过如下步骤测量玉米籽粒的厚度：S1.将待测玉米籽粒放置于旋转盘上，并对旋转盘进行初始化；S2.通过在水平标定板和竖直标定板上设定标定点，并将标定点信息录入计算机进行标定初始化；S3.通过调节图像采集组件的倾斜角度，图像采集组件以倾斜摄影的方式采集玉米籽粒的倾斜摄影图像，并将采集到的倾斜摄影图像传输给计算机；S4.利用计算机中标定初始化数据，通过透视变换，从倾斜摄影图像分别计算得到垂直正拍视图图像和水平正拍视图图像，采用图像处理技术对垂直正拍视图图像中玉米籽粒进行轮廓处理，根据水平正拍视图图像计算出玉米籽粒的厚度；步骤S4中，包括以下步骤：S401.通过计算机采集计算帧；S402.提取玉米籽粒处理区域；S403.利用步骤S2中获得的垂直正拍视图图像透视变换矩阵计算玉米籽粒处理区域的垂直正拍视图图像；S404.对步骤S403中的垂直正拍视图图像进行轮廓处理；S405.分割、计数、记录每个玉米籽粒位置；S406.用步骤S404中处理后的垂直正拍视图图像计算玉米籽粒轮廓的长轴和短轴；S407.用玉米籽粒方向获取该玉米籽粒背部正对高清相机的图像所在的帧，并通过形心所在的位置获取该籽粒对应的水平正拍视图图像，用垂直方向累计分布统计数据获取玉米籽粒厚度的边缘，根据与竖直标定板上黑白棋盘格标定区域平面的相对位置计算玉米籽粒的厚度；S408.若该帧玉米籽粒计算完毕，则结束；若计算未完毕则返回步骤S406；步骤S407中，包括以下步骤：S407a.以计算机采集到的第一帧每个籽粒的角度为依据，结合旋转盘的转速参数，提取被测玉米籽粒种皮背部正对高清相机的那一帧的分割图像；S407b.根据水平方向的累计分布图获取玉米籽粒厚度的上下边界；首先提取被测玉米籽粒的二值图像，然后计算二值图像的说方向像素值的累计分布数据，以籽粒的下边界做为其背部的下边界，取累计分布中的最大值所在的位置作为其背部上边界；S407c.根据玉米籽粒所在的位置，建立空中解析和计算三角形，将步骤S407b中测得的厚度数据映射到用于标定的黑白棋盘格标定区域平面，从而取得玉米籽粒厚度的测量结果。