【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機器視覺，特別涉及一種基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法、系統及裝置。
技術介紹
1、蠶豆莢參數主要包括蠶豆莢的長、寬、面積、凸弧長、凹弧長、弦長、彎曲夾角、籽粒數、籽粒間距、籽粒間隙、蠶豆莢形狀整齊度及中軸線長度等數據。分析蠶豆莢各類參數能夠優化蠶豆培育方案以及指導新品種的研發。而在現有技術中，蠶豆莢參數的測量主要通過人工測量實現。但是傳統人工測量方法消耗的時間、人力以及經濟成本較大，已無法應對當今建筑行業快速發展的需求，并且傳統人工測量方法存在精度低、重復測量誤差大、難度高、效率低等缺陷。
2、隨著機器視覺技術的發展，由于能夠快速獲取大量信息且易于自動處理，也易于同設計信息和加工控制信息集成，提高生產的柔性和自動化程度，在質量檢測、工況監視和成品檢驗等領域應用廣泛。但通過機器視覺技術實現蠶豆莢參數的測量也存在許多問題：基于機器視覺技術的設計和安裝需要較高的技術水平，維護成本較高；由于機器視覺技術涉及到圖像處理等復雜的計算機技術，在數據分析方面存在一定的困難，在某些情況下甚至無法提供足夠的信息來確定問題存在的根本原因。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術中的缺點，提供了一種基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法、系統及裝置。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術通過下述技術方案得以解決：
3、一種基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，所述蠶豆莢參數至少包括蠶豆夾籽粒參數、蠶豆莢表型參數、蠶豆莢形狀參數及蠶豆莢形態參數，包括以下步驟：p>
4、獲取蠶豆莢原始圖像并進行預處理，得到蠶豆莢rgb圖像及蠶豆莢二值圖像，其中，所述蠶豆莢原始圖像為光線穿透蠶豆莢時獲取的蠶豆莢原始圖像；
5、對所述蠶豆莢rgb圖像進行處理，得到蠶豆莢中每個籽粒之間的間隙區域，基于間隙區域得到籽粒個數及籽粒間隙距離；
6、基于蠶豆莢二值圖像提取蠶豆莢輪廓，基于蠶豆莢輪廓進行最小外接矩形擬合及多邊形輪廓擬合，基于最小外接矩形得到籽粒間距，基于最小外接矩形及多邊形輪廓擬合得到蠶豆莢表型參數；
7、基于最小外接矩形確定蠶豆莢端點，根據蠶豆莢端點確定蠶豆莢的凸弧及凹弧，進而得到蠶豆莢形狀參數，包括弦長、凸弧長及凹弧長；
8、基于凸弧長及凹弧長得到蠶豆莢寬度直方圖，并通過蠶豆莢寬度直方圖得到蠶豆莢形態參數，包括蠶豆莢彎曲程度、蠶豆莢寬度均值、蠶豆莢整齊度及蠶豆莢中軸線長度。
9、作為一種可實施方式，所述獲取蠶豆莢原始圖像并進行預處理，得到蠶豆莢rgb圖像及蠶豆莢二值圖像，包括以下步驟：
10、獲取蠶豆莢原始圖像并提取包含有蠶豆莢的區域圖像，得到蠶豆莢區域圖像；
11、對所述蠶豆莢區域圖像進行圖像增強處理，得到增強后蠶豆莢圖像；
12、對所述增強后蠶豆莢圖像進行濾波處理，得到濾波后蠶豆莢圖像；
13、對所述濾波后蠶豆莢圖像進行圖像邊緣檢測，得到蠶豆莢的邊緣信息進而分割出蠶豆莢rgb圖像；
14、對所述蠶豆莢rgb圖像進行灰度化及二值化處理，得到所述蠶豆莢二值圖像。
15、作為一種可實施方式，所述對所述蠶豆莢rgb圖像進行處理，得到蠶豆莢中每個籽粒之間的間隙區域，包括以下步驟：
16、分離出所述蠶豆莢rgb圖像的綠色通道，并繪制到像素為0的預設空白圖像中，得到第一圖像；
17、對所述第一圖像進行降噪處理，得到蠶豆莢中每個籽粒之間的間隙區域。
18、作為一種可實施方式，所述基于間隙區域得到籽粒個數及籽粒間隙距離，包括以下步驟：
19、統計間隙區域的數量，得到蠶豆莢間隙區域個數，基于蠶豆莢間隙區域個數進行計算，得到籽粒個數，所述籽粒個數為蠶豆莢間隙區域個數+1；
20、基于第一圖像，提取間隙區域輪廓并得到輪廓點集；
21、對輪廓點集進行最小二乘直線擬合，得到擬合直線，計算擬合直線與間隙區域輪廓的兩個交點，即為第一交點和第二交點并計算第一交點和第二交點形成線段的中垂線；
22、計算中垂線與間隙區域輪廓的兩個交點，即為第三交點和第四交點，所述第三交點和第四交點之間的距離即為籽粒間隙距離。
23、作為一種可實施方式，蠶豆夾籽粒參數至少包括籽粒個數、籽粒間隙距離及籽粒間距，蠶豆莢表型參數包括周長、面積、莢長、莢寬及彎曲夾角。
24、作為一種可實施方式，所述基于最小外接矩形得到籽粒間距，包括以下步驟：
25、基于最小外接矩形確定最小外接矩形兩條長邊所在第一直線和第二直線；
26、基于擬合直線對所述蠶豆莢輪廓進行分割處理，得到第一輪廓、第二輪廓、第三輪廓及第四輪廓；
27、基于第一輪廓和第二輪廓向第一直線作垂線段，基于第三輪廓和第四輪廓向第二直線作垂線段，計算所有垂線段的距離并構建垂線段高度直方圖，進而計算垂線段高度直方圖的最小值；
28、基于最小值確定蠶豆莢輪廓的第一凸點坐標、第二凸點坐標、第三凸點坐標及第四凸點坐標；
29、計算第一凸點坐標與第二凸點坐標的第一中點坐標，計算第三凸點坐標與第四凸點坐標的第二中點坐標，所述第一中點坐標和第二中點坐標之間的距離，即為籽粒間距。
30、作為一種可實施方式，所述基于最小外接矩形及多邊形輪廓擬合得到蠶豆莢表型參數，包括以下步驟：
31、所述多邊形輪廓擬合的輪廓長度即為蠶豆莢的周長；
32、計算蠶豆莢輪廓的輪廓面積，基于輪廓面積及周長，得到蠶豆莢的面積，表示如下：
33、蠶豆莢的面積＝輪廓面積+周長/2；
34、最小外接矩形的兩條長邊即為蠶豆莢的莢長；
35、對最小外接矩形的長邊做垂直平分線，確定所述垂直平分線與蠶豆莢輪廓的第一交互交點和第二交互交點，第一交互交點和第二交互交點之間的距離即為蠶豆莢的莢寬；
36、確定第一交互交點和第二交互交點的中點，以中點作為頂點構建與蠶豆莢端點與中點坐標的夾角，所述夾角即為蠶豆莢彎曲夾角。
37、作為一種可實施方式，所述基于最小外接矩形確定蠶豆莢端點，根據蠶豆莢端點確定蠶豆莢的凸弧及凹弧，進而得到蠶豆莢形狀參數，包括以下步驟：
38、確定最小外接矩形兩條短邊所在的第三直線和第四直線，并分別確定第三直線和第四直線與蠶豆莢輪廓的最近的點，所述最近的點即為蠶豆莢端點，蠶豆莢端點間距離即為蠶豆莢弦長；
39、基于所述蠶豆莢端點確定蠶豆莢端點所在直線并確定所述直線的中垂線；
40、確定所述中垂線與蠶豆莢輪廓的兩個交點，并分別計算兩個交點與中垂線之間的距離即第一距離和第二距離；
41、確定兩個交點的中點，以中點作為頂點構建與蠶豆莢端點與中點坐標的夾角，所述夾角即為蠶豆莢彎曲夾角；
42、判斷第一距離和第二距離的長短，短距離所在半弧為蠶豆莢凹弧，長距離所在半弧為蠶豆莢凸弧；
43、分別對蠶豆莢凹弧及蠶豆莢凸弧本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，所述蠶豆莢參數至少包括蠶豆夾籽粒參數、蠶豆莢表型參數、蠶豆莢形狀參數及蠶豆莢形態參數，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述獲取蠶豆莢原始圖像并進行預處理，得到蠶豆莢RGB圖像及蠶豆莢二值圖像，包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述對所述蠶豆莢RGB圖像進行處理，得到蠶豆莢中每個籽粒之間的間隙區域，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述基于間隙區域得到籽粒個數及籽粒間隙距離，包括以下步驟：
5.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，蠶豆夾籽粒參數至少包括籽粒個數、籽粒間隙距離及籽粒間距，蠶豆莢表型參數包括周長、面積、莢長、莢寬及彎曲夾角。
6.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述基于最小外接矩形得到籽粒間距，包括以下步驟：
7.根據權利要求1
8.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述基于最小外接矩形確定蠶豆莢端點，根據蠶豆莢端點確定蠶豆莢的凸弧及凹弧，進而得到蠶豆莢形狀參數，包括以下步驟：
9.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述基于凸弧長及凹弧長得到蠶豆莢寬度直方圖，并通過蠶豆莢寬度直方圖得到蠶豆莢形態參數，包括以下步驟：
10.一種基于機器視覺的蠶豆莢參數解析系統，其特征在于，包括獲取預處理模塊、第一分析模塊、第二分析模塊、第三分析模塊及第四分析模塊；
11.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至9任意一項所述的方法。
12.一種基于機器視覺的蠶豆莢參數解析裝置，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1至9任意一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，所述蠶豆莢參數至少包括蠶豆夾籽粒參數、蠶豆莢表型參數、蠶豆莢形狀參數及蠶豆莢形態參數，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述獲取蠶豆莢原始圖像并進行預處理，得到蠶豆莢rgb圖像及蠶豆莢二值圖像，包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述對所述蠶豆莢rgb圖像進行處理，得到蠶豆莢中每個籽粒之間的間隙區域，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述基于間隙區域得到籽粒個數及籽粒間隙距離，包括以下步驟：
5.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，蠶豆夾籽粒參數至少包括籽粒個數、籽粒間隙距離及籽粒間距，蠶豆莢表型參數包括周長、面積、莢長、莢寬及彎曲夾角。
6.根據權利要求1所述的基于機器視覺的蠶豆莢參數解析方法，其特征在于，所述基于最小外接矩形得到籽粒間距，包括以下步驟：
7.根據權利要求1所述的基于機器視...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉庭付，周宇杰，褚劍峰，王琳琳，鐘洋敏，馬瑞芳，
申請(專利權)人：麗水市農林科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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