基于机器视觉的颗粒状农作物色选系统研究

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1、硕士学位论文基于机器视觉的颗粒状农作物色选系统研究STUDYONGRANULARCROPSCOLORSORTINGSYSTEMBASEDONMACHINEVISION马涌哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TM504学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于机器视觉的颗粒状农作物色选系统研究硕士研究生：马涌导师：赵志衡教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM504U.D.C:6

2、21.3DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringSTUDYONGRANULARCROPSCOLORSORTINGSYSTEMBASEDONMACHINEVISIONCandidate：MaYongSupervisor：Prof.ZhaoZhihengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringan

3、dAutomationDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要机器视觉色选系统是集光、电、气、机及图像处理为一体的智能化分选设备，一般分为黑白色选系统和彩色色选系统。目前，彩色色选系统通常采用计算机作为图像处理的核心，该系统具有体积大、筛选效率低的缺点。随着国民经济的不断发展，人们对于彩色色选系统的分辨能力、识别精度和筛选效率提出了越来越高的要求。本文研究基于机器视觉的嵌入式色选

4、系统，嵌入式系统具有集成度高、实时性好、功耗低、可靠性高的特点，将其应用于彩色色选系统具有广阔的应用前景。本文以DALSA的彩色线阵CCD相机为传感元件，以FPGAXC3S500E和DSPTMS320DM6437为处理核心，设计图像采集单元、图像处理单元、图像显示单元和筛选执行单元，完成彩色色选系统的嵌入式平台设计。采用FPGAIP核技术构造双口RAM，实现图像数据存储与读取的分离控制。设计FPGA与DSP的EMIF通信接口，通过VHDL语言编程实现FPGA与DSP的数据交换。编写VGA显示电路的驱动程序，以640480的分辨率

5、显示相机所采集的彩色图像。以破损花生为试验对象，采用仿真工具MATLAB研究有关的图像处理算法，包括以下几个方面：采用RGB颜色模型统计和分析图像中不同区域的像素值，据此实现破损区域和花生颗粒的识别；研究不同的图像滤波算法，选取并改进中值滤波算法，实现图像中脉冲类噪声的滤除。采用形态学运算，消除图像中的点状和孔状噪声，平滑物体边界轮廓。采用8邻域链码算法实现花生的轮廓检测，识别花生颗粒并计算每粒花生的破损面积。同时根据轮廓线坐标计算花生的周长、面积、长短轴、形心等几何参数。在嵌入式机器视觉色选系统上，移植与测试图像处理算法。建立C

6、CS工程，并配置工程文件，采用C语言编写破损区域检测、中值滤波、形态学运算和连通域检测的程序。通过编写的程序处理工业相机采集的图像，测试每个程序的处理效果和运行时间。最后，实现两种破损检测算法，并根据试验结果分析两种算法的适用范围。关键词：机器视觉；嵌入式系统；色选系统；图像处理；DSP-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMachineVisionSortingSystemisasmartgroupingequipmentconcernedwithlight,electric,machineandimageproc

7、essing.Ingeneral,thesystemcanfallintotwocategories,namelytheBlack-and-whiteSortingSystemandtheColorSortingSystem.Nowadays,theColorSortingSystemgenerallyadoptscomputerasthekernelofimageprocessing,butstillhasflawssuchasbigsizeandlowselectionefficiency.However,withthedev

8、elopmentofnationaleconomy,peopleareindicatedtohaveincreasinglyhighrequirementsabouttheresolutionability,identificationaccura