基于图像视觉识别的罗汉果分选方法及其分选机.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102921645 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102921645 A *CN102921645A* (21)申请号 201210468196.8 (22)申请日 2012.11.19 B07C 5/00(2006.01) B07C 5/10(2006.01) B07C 5/36(2006.01) B07C 5/02(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (71)申请人 桂林电子科技大学 地址 541004 广西壮族自治区桂林市七星区 金鸡路 1 号 (72)发明人 张应红 孙安青 吴明 杨保国 景晖 曾文盛 刘栋 唐焱 李。

2、镒蓝 龚展斌 莫高 (74)专利代理机构 桂林市持衡专利商标事务所 有限公司 45107 代理人 廖世传 (54) 发明名称 基于图像视觉识别的罗汉果分选方法及其分 选机 (57) 摘要 本发明公开一种能够自动识别罗汉果大小并 进行分类的基于图像视觉识别的罗汉果分选方法 及其分选机， 是在罗汉果输送过程中设置识别机 构和分类机构， 所述识别机构采取图像视觉识别 技术， 对罗汉果进行测量计算， 并通过内部控制器 进行分类， 控制器操纵分类机构将罗汉果分类选 出 ； 所述图像视觉识别和分类技术是通过两个摄 像头从两个相互垂直的方向对对罗汉果进行拍 照， 控制器将拍到的图像进行处理后， 测量出罗汉 。

3、果的直径和长度， 并根据等级分类尺寸中设定的 罗汉果直径和长度尺寸值与测量得到的直径和长 度值进行比较， 从而判别罗汉果的分类等级。 本发 明采用图像识别技术对罗汉果进行等级识别和是 否坏果识别 , 准确度高 , 识别速度快， 工作效率 高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 基于图像视觉识别的罗汉果分选方法， 其特征在于 ： 是在罗汉果输送过程中设置识 别机构和分类机构， 所述识别机构采取图像视觉识别技术， 对罗汉果进行测。

4、量计算， 并通过 内部控制器进行分类， 控制器操纵分类机构将罗汉果分类选出 ； 所述图像视觉识别和分类 技术是通过两个摄像头从两个相互垂直的方向对对罗汉果进行拍照， 控制器将拍到的图像 进行处理后， 测量出罗汉果的直径和长度， 并根据等级分类尺寸中设定的罗汉果直径和长 度尺寸值与测量得到的直径和长度值进行比较， 从而判别罗汉果的分类等级。 2. 根据权利要求 1 所述基于图像视觉识别的罗汉果分选方法， 其特征在于所述测量罗 汉果直径和长度的手段为 ： 对两幅图片中的罗汉果进行边缘提取， 得到罗汉果的外形轮廓 曲线 ； 建立一个直角坐标， 将罗汉果的轮廓曲线放置到直角坐标系中， 计算轮廓上各点的。

5、坐 标值， 利用罗汉果外形近似对称的特点， 计算出罗汉果外形轮廓的几何中心位置， 然后在几 何中心点上建立两个相互垂直的直线 l 和 d， 两条直线以罗汉果外形轮廓为端点， 以罗汉果 轮廓几何中心为轴心旋转一周， 旋转过程中分别计算出l的最大值和d的最小值， 即可测量 出罗汉果的直径和长度。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述基于图像视觉识别的罗汉果分选方法， 其特征在于 ： 所述 分类机构采用由分类电机 （3） 带动分类板 （4） 作正转或反转的方式， 将选定类别的罗汉果 从传送路径中推出， 分类电机 （3） 的动作受控于控制器。 4. 基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 包括由给料机构、 。

6、运输机构、 识别机构和分类机 构构成的单台机， 其特征在于 ： 所述运输机构为水平输送罗汉果的传送带 （2） ， 所述给料机 构设于传送带 （2） 的输入端， 所述识别机构设于传送带 （2） 的输送路径上， 所述分类机构设 于传送带输出端与识别机构之间的传送带输送路径上 ； 所述分类机构包括设于传送带 （2） 上方由分类电机 （3） 带动正向、 反向转动将罗汉果从传送带 （2） 两侧推出的分类板 （4） ， 所 述识别机构 （13） 包括对传送带 （2） 上罗汉果进行拍照而获得图像信号的摄像头和接收并 对图像信号进行分析处理并控制分类电机 （3） 动作的控制器 , 所述控制器包括中央处理 器、。

7、 I/O 输入输出模块、 图像采集 A/D 模块和接近开关 （5） ， 所述接近开关 （5） 对应于分类板 （4） 设置 ； 所述传送带输出端、 对应于分类板 （4） 的传送带两侧为不同类型罗汉果的分选出 口 （6） 。 5. 根据权利要求 4 所述的基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 其特征在于 ： 所述分类 机构于一处设置， 对应的分选出口 （6） 为三处， 三处分选出口 （6） 将罗汉果分成大果、 中果、 小果三种类型， 各分选出口 （6） 处设置分类导槽。 6. 根据权利要求 4 所述的基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 其特征在于 ： 所述分类 机构于前、 后两处设置， 对应的分选出口 。

8、（6） 为五处， 五处分选出口 （6） 将罗汉果分成特大 果、 大果、 中果、 小果、 外果五种类型， 各分选出口 （6） 处设置分类导槽。 7. 根据权利要求 4 6 中任意一项所述的基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 其特 征在于 ： 对应于各分选出口 （6） 设置没有罗汉果推出时自动关闭的分类门 （7） ， 所述分类门 （7） 通过扭簧安装于门柱上。 8. 根据权利要求 4 6 中任意一项所述的基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 其特征 在于 ： 所述识别机构与给料机构之间的传送带 （2） 两侧设有根据罗汉果大小调节宽度的挡 板 （8） ， 所述挡板 （8） 上安装有启动摄像头和控制器的光电。

9、开关 （9） 。 9. 根据权利要求 4 6 中任意一项所述的基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 其特征 权 利 要 求 书 CN 102921645 A 2 2/2 页 3 在于 ： 与各分类板 （4） 等高处设置检测分类板 （4） 转至水平时停止分类电机 （3） 转动的霍尔 开关 （10） 。 10.根据权利要求46中任意一项所述的基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 其特征 在于 ： 所述单台机并联成多台机并设置多条收集不同类型罗汉果的输送槽， 同类型输送槽 的位置对应于各单台机的同类型分选出口 （6） 的分类导槽。 权 利 要 求 书 CN 102921645 A 3 1/4 页 4 基于图。

10、像视觉识别的罗汉果分选方法及其分选机 （一） 技术领域 ： 0001 本发明涉及果品分类方法及其分类机， 具体为一种基于图像视觉识别的罗汉果分 选识别方法及其分选机， 对罗汉果等级和是否坏果进行识别和分选。 （二） 背景技术 ： 0002 广西著名特产罗汉果是葫芦科罗汉果属植物的成熟果实， 产量大， 资源丰富， 主产 于广西永福、 临桂和龙胜等县， 是我国传统出口商品之一， 在港澳地区、 东南亚和欧美国家 久负盛名， 颇受欢迎。 0003 罗汉果在广西民间的药用历史已有300多年,罗汉果为卫生部首批公布的药食两 用名贵中药材， 具有很高的药用价值 , 对人们的身体具有很好的功效 , 很多人意识。

11、到罗汉 果的好处而纷纷购买 , 每年罗汉果的销量都非常大。 0004 目前， 主要的罗汉果交易方式是依照大小等级交易， 主要分为特大果、 大果、 中果、 小果、 外果五个等级， 不同等级的罗汉果价格会不一样。 此时市场上急需一种能够快速的将 罗汉果进行分类的机器。 为了能够实现将罗汉果快速分类， 提高罗汉果的生产效率， 罗汉果 分类机应运而生。 0005 目前的罗汉果分类方法主要是利用测果盘或者直接人工识别进行分类， 完全由机 器进行自动分类的几乎没有。 该类方法对人的经验依赖非常大， 最主要的缺点就是效率低， 所用的劳动力大， 无法适应现在市场的需要， 有时还会产生误判而放错等。 （三） 发。

12、明内容 ： 0006 针对现在市场上对罗汉果分类机的需求， 本发明目的在于提出一种能够自动识别 罗汉果大小并进行分类的基于图像视觉识别的罗汉果分选识别方法及其分选机。 0007 能够实现上述目的的基于图像视觉识别的罗汉果分选识别方法， 所不同的是是在 罗汉果输送过程中设置识别机构和分类机构， 所述识别机构采取图像视觉识别技术， 对罗 汉果进行测量计算， 并通过内部控制器进行分类， 控制器操纵分类机构将罗汉果分类选出。 所述图像视觉识别和分类技术是通过两个摄像头对罗汉果进行拍照， 控制器将拍到的图像 进行处理后， 测量出罗汉果的直径和长度， 并根据等级分类尺寸中设定的罗汉果直径和长 度尺寸值与测。

13、量得到的直径和长度值进行比较， 从而判别罗汉果的分类等级。 0008 所述测量罗汉果直径和长度的手段为 ： 对两幅图片中的罗汉果进行边缘提取， 得 到罗汉果的外形轮廓曲线 ； 建立一个直角坐标， 将罗汉果的轮廓曲线放置到直角坐标系中， 计算轮廓上各点的坐标值， 利用罗汉果外形近似对称的特点， 计算出罗汉果外形轮廓的几 何中心位置， 然后在几何中心点上建立两个相互垂直的直线 l 和 d， 两条直线以罗汉果外形 轮廓为端点， 以罗汉果轮廓几何中心为轴心旋转一周， 旋转过程中分别计算出 l 的最大值 和 d 的最小值， 即可测量出罗汉果的直径和长度。 0009 所述分类机构采用由分类电机带动分类板作。

14、正转或反转的方式， 将选定类别的罗 汉果从传送路径中推出， 分类电机的动作受控于控制器。 说 明 书 CN 102921645 A 4 2/4 页 5 0010 建立在罗汉果分选识别方法基础上的基于图像视觉识别的罗汉果分选机， 包括由 给料机构、 运输机构、 识别机构和分类机构构成的单台机， 所不同的是所述运输机构为水平 输送罗汉果的传送带， 所述给料机构设于传送带的输入端， 所述识别机构设于传送带输送 路径上， 所述分类机构设于传送带输出端与识别机构之间的传送带输送路径上。所述分类 机构包括设于传送带上方由分类电机带动正向、 反向转动将罗汉果从传送带两侧推出的分 类板 ； 所述识别机构包括对。

15、传送带上罗汉果进行拍照而获得图像信号的摄像头和接收并对 图像信号进行分析处理并控制分类电机动作的控制器 , 所述控制器包括中央处理器、 I/O 输入输出模块、 图像采集 A/D 模块和接近开关， 所述接近开关对应于分类板设置 ； 所述传送 带输出端、 对应于分类板的传送带两侧为不同类型罗汉果的分选出口。 0011 所述分类机构于一处设置， 对应的分选出口为三处， 三处分选出口将罗汉果分成 大果、 中果、 小果三种类型， 各分选出口处设置分类导槽。 0012 如要扩大分选类型， 则所述分类机构于前、 后两处设置， 对应的分选出口为五处， 五处分选出口将罗汉果分成特大果、 大果、 中果、 小果、 。

16、外果五种类型， 各分选出口处设置分 类导槽。 0013 为防止罗汉果在传输过程中跌落， 对应于各分选出口设置没有罗汉果推出时自动 关闭的分类门， 所述分类门通过扭簧安装于门柱上。当分类板拨动罗汉果所产生的推力将 门打开时， 罗汉果从该门推出进入分类导槽， 罗汉果被推出至分类导槽后， 扭簧将门自动关 闭。 0014 所述识别机构与给料机构之间的传送带两侧设有根据罗汉果大小调节宽度的挡 板， 所述挡板上安装有启动摄像头和控制器的光电开关。 0015 还设有检测分类板转至水平时停止分类电机转动的霍尔开关， 分类板每转动 180 度后， 接近霍尔开关后， 将产生一个信号触发控制器停止电机转动， 并对相。

17、应出口的罗汉果 个数进行计数。 0016 为进一步提高分选效率， 可将所述单台机并联成多台机使用， 并设置多条收集不 同类型罗汉果的输送槽， 同类型输送槽的位置对应于各单台机的同类型分选出口的分类导 槽。 0017 本发明的优点在于 : 0018 1、 本发明能够独立完成分类工作 , 不需人们的干预 , 大大减轻了人们的劳动力。 0019 2、 本发明采用图像识别技术对罗汉果进行等级识别和是否坏果识别 , 准确度高 , 识别速度快。 0020 3、 本发明不但可以单台机工作而且可以多台机一起工作 , 大大提高了工作效率。 0021 4、 本发明配备有独立电源,即使停电后机器还可以继续工作几小时。

18、,避免了停电 后工作无法进行的缺点 , 这也会提高罗汉果分类的效率。 0022 5、 本发明具有占地面积小， 分类准确， 能够识别大小等级和是否坏果， 减轻劳动 力， 工作效率高的特点。 （四） 附图说明 ： 0023 图 1 为本发明一种实施方式的结构示意图。 0024 图 2 为图 1 实施方式的俯视图。 说 明 书 CN 102921645 A 5 3/4 页 6 0025 图 3 为图 1 实施方式的侧视图。 0026 图号标识 :1、 机架 ； 2、 传送带 ； 3、 分类电机 ； 4、 分类板 ； 5、 接近开关 ； 6、 分选出口 ； 7、 分类门 ； 8、 挡板 ； 9、 光电。

19、开关 ； 10、 霍尔开关 ； 11、 漏斗 ； 12、 电源箱 ； 13、 识别机构 ； 14、 传 送带电机。 （五） 具体实施方式 ： 0027 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明 ： 0028 本发明基于图像视觉识别的罗汉果分选机包括由给料机构、 运输机构、 识别机构 13和分类机构构成的单台机， 所述运输机构 （由传送带电机14驱动的传送带2） 设于角钢做 成的机架 1 上， 机架 1 下方设置电源箱 12（电源箱 12 内部分成两部分， 一部分安装控制电 机的电路板， 一部分安装独立电源） ， 所述给料机构 （漏斗 11） 设于传送带 2 右边输入端， 所 述识别机构 13。

20、 设于传送带 2 中间的传送路径上方， 所述分类机构于传送带 2 左边输出端与 识别机构 13 之间前、 后设于传送带 2 的传送路径上方， 如图 1 所示。 0029 所述分类机构包括分类电机3和分类板4， 所述分类电机3由横跨于传送带2两侧 的支撑板 2 安装于传送带 2 上方， 所述分类板 4 通过联轴器安装在分类电机 3 的水平转轴 上， 通过分类电机 3 带动分类板 4 正向、 反向旋转将罗汉果推出传送带 2 两侧而进行分类 ； 前、 后位的分类板 4 两侧和传送带 2 左边输出端共五处为罗汉果分选出口 6， 可分别对应于 特大果、 大果、 中果、 小果、 外果五种情况分类， 各分选。

21、出口 6 处接分类导槽 ； 前、 后位的分类 板 4 两侧的四个分选出口 6 设置分类门 7， 所述分类门 7 通过扭簧安装于门柱上， 门柱竖立 于机架 1 上， 分类门 7 可以绕门柱进行旋转， 在没有罗汉果推出时分类门 7 是常闭的， 罗汉 果从分类门 7 被推出去时， 分类门 7 被打开， 之后分类门 7 会自动关上， 避免其他等级的罗 汉果从此口出去 ； 所述分类电机 3 旁安装霍尔开关 10， 霍尔开关 10 安装高度与分类板 4 等 高， 霍尔开关 10 用于控制分类板 4 每旋转至水平后停止， 如图 1、 图 2、 图 3 所示。 0030 所述识别机构13的主体是一个门框式的识。

22、别箱体， 识别箱体横跨在传送带2的两 侧并安装于机架 1 上， 所述识别箱体内在垂直方向和水平方向分别安装有摄像头， 所述摄 像头对通过的罗汉果进行拍照， 并将获得的图像信息传送给控制器， 控制器对图像信息进 行分析和处理， 并控制分类电机 3 动作而对罗汉果进行分选 ； 所述控制器包括中央处理器、 I/O 输入输出模块、 图像采集 A/D 模块和接近开关 5， 所述接近开关 5 对应于分类板 4， 如图 1、 图 2 所示。 0031 所述识别箱体的控制器还包括图像识别模块、 显示模块、 输入键盘及声光报警模 块， 显示模块可以显示不同尺寸的罗汉果的的数量， 输入键盘用于设置不同出口的罗汉果。

23、 等级的直径和长度参数， 分选个数等。 0032 所述漏斗11与识别箱体之间的传送带2两侧设有挡板8， 所述挡板8宽度可调， 即 可根据具体罗汉果大小调节相对传送带 2 的宽度， 所述挡板 8 上安装有光电开关 9， 用于提 醒识别机构 13 做好识别和提醒分类机构做好分类准备， 如图 1、 图 2 所示。 0033 本发明不但可以单台机使用， 还可以多台机并排联用， 各单台机的同类型分选出 口 6 的分类导槽用同类型的输送槽连接在一起， 从而使相同等级的罗汉果最终汇在一块进 入包装区域。 0034 本发明的工作过程 ： 说 明 书 CN 102921645 A 6 4/4 页 7 0035 。

24、1、 启动电源， 通过输入键盘设置不同出口的罗汉果分选时的直径和长度参数， 分 选个数等。 0036 2、 按下运行开关后， 传送带电机 14 驱动传送带 2， 传送带 2 运行， 将罗汉果源源不 断输送通过识别机构和分类机构。 0037 当罗汉果通过摄像头时， 摄像头从两个相互垂直的方向对罗汉果进行拍照， 然后 分别对罗汉果的两幅图片中的罗汉果进行边缘提取， 得到罗汉果的外形轮廓曲线。建立一 个直角坐标， 将罗汉果的轮廓曲线放置到直角坐标系中， 计算轮廓上各点的坐标值， 利用罗 汉果外形近似对称的特点， 计算出罗汉果外形轮廓的几何中心位置， 然后在几何中心点上 建立两个相互垂直的直线 l 和。

25、 d， 两条直线以罗汉果外形轮廓为端点， 以罗汉果轮廓几何中 心为轴心旋转一周， 旋转过程中分别计算出l的最大值和d的最小值， 即可测量出罗汉果的 直径和长度。 0038 这里假设两个摄像头所拍摄的图片所测量出来的直径分别为 d1 和 d2， 长度分别 为 l1 和 l2， 然后根据 D=（d1+d2） /2,L=(l1+l2)/2 计算出罗汉果的直径 D 和长度 L。 0039 3、 当接近开关 5 检测到罗汉果时， 分类电机 3 按照图像识别后的分类情况带动分 类板 4 正向或反向转动， 将罗汉果从不同的分类门推出， 从而对罗汉果进行分类， 同类型的 罗汉果最后汇集。当某一尺寸等级的分选个。

26、数达到设定的分选个数时， 停机并发出声光报 警， 提示操作人员更换包装箱。如果连续 5 秒检测到没有罗汉果进入分选传送带， 则发出声 光报警， 提示操作人员往斗仓中加入罗汉果。从而完成分类任务。分类结束后， 操作人员可 以从显示面板上看到每种等级果的数量及分选总数信息。 0040 上述实施例， 仅为对本发明的目的、 技术方案和有益效果进一步详细说明的具体 个例， 本发明并非限定于此。凡在本发明公开的范围之内所做的任何修改、 等同替换、 改进 等， 均包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102921645 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102921645 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102921645 A 9 3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102921645 A 10 。