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1.
《中国农业科学》2020,(12)
【目的】针对类球型水果表面亮度分布不均现象,传统算法难以有效直接分割水果表面缺陷区域问题,提出一种基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法。【方法】选择区域经济价值较高的纽荷尔脐橙为研究对象,对其采集原始可见光RGB图像。试验中发现R-B融合分量图像灰度呈明显双峰分布,故根据直方图信息利用单阈值法(分割阈值T1=60)去除图像背景,获得R-B目标图像;基于本文提出的一种区域亮度自适应校正算法对脐橙表面缺陷进行检测,首先设定目标图像邻域窗口大小为w×w(邻域窗口大小w=13),通过对其窗口大小内较亮像素点的集合提取脐橙表面亮度信息,然后基于此表面亮度信息对去除背景的R-B目标图像进行均一化校正,经亮度校正后的图像发现其表面缺陷区域与正常组织区域灰度对比度大,宜采用单阈值法(分割阈值T=194)直接对亮度校正后的脐橙图像进行表面缺陷分割提取;最后对表面缺陷分割后的二值化图像进行面积滤波以去除杂散点及噪声。【结果】采用双峰法可在有效去除图像背景的同时完好保留目标脐橙表面信息;基于区域亮度自适应校正算法对溃疡病果、蓟马虫果、介壳虫果、虫伤果、黑星病果、风伤果、炭疽病果、裂伤果等8种常见脐橙表面缺陷果,共计356幅样本图像进行亮度校正,采用单阈值法对亮度校正后的图像进行表面缺陷分割,其分割率高,整体缺陷准确识别率达到了95.8%,平均处理每幅图像耗时0.29 s。与直方图均衡化算法、基于Retinex理论算法以及基于照度-反射理论算法得到的亮度校正图像相比,本文算法亮度校正效果最优且算法简单、缺陷识别率高、计算速度快,其运算速度分别减少了0.27、0.14和1.45 s,缺陷识别率提高了2.6%—8.2%。【结论】基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法有效解决了脐橙类水果表面亮度分布不均导致的表面缺陷难分割问题,为脐橙在线精确分级提供了技术支持,也为其他类球型水果表面缺陷快速检测提供了一种新方法。 相似文献
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【目的】针对类球型水果表面亮度分布不均现象,传统算法难以有效直接分割水果表面缺陷区域问题,提出一种基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法。【方法】选择区域经济价值较高的纽荷尔脐橙为研究对象,对其采集原始可见光RGB图像。试验中发现R-B融合分量图像灰度呈明显双峰分布,故根据直方图信息利用单阈值法（分割阈值T1=60）去除图像背景,获得R-B目标图像;基于本文提出的一种区域亮度自适应校正算法对脐橙表面缺陷进行检测,首先设定目标图像邻域窗口大小为w×w（邻域窗口大小w=13）,通过对其窗口大小内较亮像素点的集合提取脐橙表面亮度信息,然后基于此表面亮度信息对去除背景的R-B目标图像进行均一化校正,经亮度校正后的图像发现其表面缺陷区域与正常组织区域灰度对比度大,宜采用单阈值法（分割阈值T=194）直接对亮度校正后的脐橙图像进行表面缺陷分割提取;最后对表面缺陷分割后的二值化图像进行面积滤波以去除杂散点及噪声。【结果】采用双峰法可在有效去除图像背景的同时完好保留目标脐橙表面信息;基于区域亮度自适应校正算法对溃疡病果、蓟马虫果、介壳虫果、虫伤果、黑星病果、风伤果、炭疽病果、裂伤果等8种常见脐橙表面缺陷果,共计356幅样本图像进行亮度校正,采用单阈值法对亮度校正后的图像进行表面缺陷分割,其分割率高,整体缺陷准确识别率达到了95.8%,平均处理每幅图像耗时0.29 s。与直方图均衡化算法、基于Retinex理论算法以及基于照度-反射理论算法得到的亮度校正图像相比,本文算法亮度校正效果最优且算法简单、缺陷识别率高、计算速度快,其运算速度分别减少了0.27、0.14和1.45 s,缺陷识别率提高了2.6%—8.2%。【结论】基于区域亮度自适应校正的脐橙表面缺陷检测算法有效解决了脐橙类水果表面亮度分布不均导致的表面缺陷难分割问题,为脐橙在线精确分级提供了技术支持,也为其他类球型水果表面缺陷快速检测提供了一种新方法。 相似文献
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【目的】根据‘海沃德’猕猴桃膨大果和未经膨大剂处理的猕猴桃正常果在果萼形状上的差异,建立一种基于K-means聚类算法的猕猴桃膨大果的图像识别方法。【方法】利用K-means聚类算法对猕猴桃的RGB图像进行聚类,以初步分割出猕猴桃果萼;对RGB图像进行灰度化,并采用最大类间方差法对灰度图像进行阈值分割,基于阈值分割后的二值图像提取猕猴桃的边缘区域;基于K-means聚类分割的结果与猕猴桃边缘区域的二值图像提取果萼的聚类,再利用数学形态学处理精确提取出猕猴桃的果萼。求取果萼区域最小外接矩形的长宽比,并根据长宽比进行猕猴桃正常果与膨大果的判断与识别。【结果】对提取的猕猴桃果萼特征的统计分析表明,当猕猴桃果萼区域最小外接矩形的长宽比值大于1.6时为膨大果,否则为正常果,利用该算法对‘海沃德’猕猴桃膨大果的总体正确识别率为91.5%。【结论】基于K-means聚类分割算法和果萼形状上的差异所提出的猕猴桃膨大果无损、便捷检测方法,为猕猴桃膨大果的工业化在线检测及基于手机平台的猕猴桃膨大果识别软件的开发提供了新思路。 相似文献
4.
柑橘表面缺陷图像快速准确分割方法 总被引：2，自引：0，他引：2
柑橘表面缺陷会严重影响水果的品质和食用安全,柑橘表面缺陷进行检测对于提高水果品质、提升水果价值有着重要意义。LBF(local binary fitting)是一种基于Chan-Vese(CV)模型的局部化的图像分割模型。由于传统的LBF模型存在对于初始轮廓线的位置要求高且抗噪能力差,对于灰度不均匀图像分割效果欠佳的问题,通过在原LBF模型基础上,添加一个核函数(高斯函数)和线性水平集的方法,对LBF模型进行了改进。针对柑橘表面常见缺陷(虫伤、腐烂、炭疽、药伤)的图像分割问题,采用改进的LBF模型进行试验,来验证改进后的LBF模型对柑橘表面四种常见缺陷能否进行有效的分割提取。通过对虫伤果、腐烂果、炭疽果、药伤果四组样本分别进行分组试验,结果表明:改进后的LBF模型对于虫伤果、腐烂果、炭疽果、药伤果的表面缺陷能够进行快速的识别,分割效果好并能得到与缺陷图像相对应的水平集演化图像。具有迭代次数少、分割时间短、对初始轮廓位置不敏感、分割轮廓线更加光滑和完整、缺陷边界识别准确等优点,有效地解决了传统LBF模型的不足。试验验证了改进后的LBF模型适用于四种柑橘表面缺陷的分割提取,具有可行性、快速性和准确性,为柑橘表面缺陷的识别与柑橘在线检测提供参考。 相似文献
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计算机视觉技术识别水果缺陷的一种新方法 总被引：25，自引：0，他引：25
利用计算机视觉技术识别水果表面缺陷，提出了分割缺陷和识别缺陷的新方法。该方法考虑了水果的形状特点，使不同灰度级的缺陷一次分割成功。在识别过程中利用水果的三维空间特征，实现了缺陷与果梗、花萼的区分。试验结果表明，该方法检测速度快，正确率高，能够满足计算机视觉进行在线检测的要求。 相似文献
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基于掩模及亮度校正算法的脐橙表面缺陷分割 总被引：1，自引：1，他引：0
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柑橘表面缺陷的图像分割与识别是水果在收购与销售过程中的重要环节,对于提升水果的品质和经济效益有着重要意义。经典GAC模型算法虽然能够很好的分割平面缺陷,但无法准确的分割图像凹陷区域。以柑橘的虫伤、腐烂、炭疽、蓟马、溃疡5种常见缺陷图像作为研究对象,其中腐烂、炭疽为凹陷缺陷,对传统GAC模型算法进行理论研究并针对其不足提出改进方案。通过对比试验分析各参数对于试验结果的影响,并应用改进后的GAC模型算法对柑橘缺陷样本进行图像分割,分析改进后的GAC模型对柑橘表面5种缺陷的识别能力,验证改进GAC模型的可行性。 相似文献
8.
为实现苹果准确分级,我们提出了基于图像处理与改进SVM(支持向量机)的苹果多特征融合分级方法。该方法主要分为图像预处理、背景分割、特征提取以及改进SVM的多特征融合分级四部分。首先,利用同态滤波算法改善采集的苹果图像质量;其次,将图像转换至HLS空间,使用Qtsu算法分割背景,利用形态学处理去除果梗及表面缺陷区域,利用Canny算法提取苹果轮廓;然后,提取苹果的大小、形状、颜色、缺陷、纹理5个特征;最后,利用交叉验证法优化SVM中的惩罚因子,建立多特征融合分级模型,并通过Fisher计算各指标的权重。本试验分别选取146、61个被明确划分等级的苹果样本进行训练、测试,结果表明,该分级方法的准确率达96.72%,可实现高精确度的苹果自动化分级。 相似文献
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【目的】准确获取红富士苹果的分级指标，为实现多特征融合的苹果分级提供依据。【方法】以均值滤波、全局亮度均衡化与图像裁剪方法，预处理实验所需的苹果图像；使用K-means聚类算法、OTSU最大类间方差法，将苹果灰度图转换为二值图；利用二值图与苹果原图的异或运算，提取苹果轮廓；采用苹果的二值图计算苹果的果实区域大小；使用颜色空间转换RGB-HSV中H通道划分果实红色区域；通过构建掩膜、形态学操作判断果体是否含有缺陷及计算其面积；构建最小外接矩形计算苹果的果径及果形；利用KNN分类算法实现多特征融合的苹果在线自动分级。【结果】基于K-means聚类与KNN分类相结合的苹果在线分级方法，在优于传统图像阈值分割效果的基础上，特级果分级准确率为97.14%,一级果分级准确率为100%,二级果分级准确率为93.75%,等外果分级准确率为100%,综合分级准确率达到97%。【结论】100个苹果测试准确率达到97%,验证了该分级方法的可行性与准确性。 相似文献
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基于机器学习的免套袋苹果缺陷分级 总被引：1，自引：0，他引：1
为提高免套袋苹果分级效率,最小化果梗与花萼对缺陷区分的影响,提出了一种基于机器学习的免套袋苹果缺陷分级方法,该方法根据缺陷的数量和面积进行缺陷程度分级。获取免套袋苹果3个不同侧面的图像,利用固定阈值分割和形态学方法提取每个图像的苹果区域。根据苹果表面缺陷在HSV(Hue saturation value,色调、饱和度、明度)颜色空间的特征提取疑似缺陷区域,用种子填充法按序标记疑似缺陷区域,并计算每个区域的大小及灰度共生矩阵特征值。将特征值输入训练后的SVM(Support vector machine,支持向量机)模型,进行果梗、花萼与缺陷的区分,计算当前图像的缺陷数量与面积,再计算苹果3个不同侧面图像的总缺陷数量与面积,实现免套袋苹果缺陷分级。结果显示,正常区域、果梗区域、花萼区域在SVM模型中的分类正确率分别为96.7%、93.3%、88.3%。利用该缺陷分级方法对60个苹果进行分级的正确率为90.0%,满足苹果分级的实际生产需求。 相似文献
11.
应义斌 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》1999,(6)
根据区域阈值法分别对所采集的彩色图像的红、绿、蓝三帧图像进行背景分割,发现在B 分量灰度直方图中利用双峰法选择阈值进行背景分割的效果最好;利用多种微分算子提取水果图像的阶跃性边缘,并用Hilditch 细线化方法对已提取边缘的图像进行了细线化处理,获得了较好的边缘提取和细化处理效果;所研究的背景分割和边缘检测技术的处理效果可以满足进一步进行水果的尺寸、果梗、形状和表面缺陷等检测的要求 相似文献
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红枣表面缺陷快速检测是实现其自动分级的关键技术之一。针对红枣表面曲率变化致使其表面灰度分布很不均匀和缺陷区域很不明显的特点,提出了一种亮度快速校正算法。首先使用单色CCD、滤光片和近红外光源获得红枣近红外图像;其次对原始图像进行去背景操作,获得红枣区域灰度图像;然后使用均值滤波器对去背景后的图像进行滤波获得亮度图像,并使用该亮度图像对去背景后的红枣图像进行亮度校正;最后对亮度校正后的图像进行缺陷分割。试验结果表明,该方法能显著提高自动分级系统的实时性,且该缺陷检测方法的准确率可达95%。 相似文献
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应义斌 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》2000,26(1):35-38
根据区域阈值法分别对所采集的彩色图像的红、绿、蓝三帧图像进行背景分割,发现在B分量灰度直方图中利用双峰法选择阈值进行背景分割的效果最好;利用多种微分算子提取水果图像的阶跃性边缘,并用Hilditch细线化方法对已提取边缘的图像进行了细线化处理,获得了较好的边缘提取和细化处理效果;所研究的背景分割和边缘检测技术的处理效果可以满足进一步进行水果的尺寸、果梗、形状和表面缺陷等检测的要求。 相似文献
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试验采用传统GrabCut算法和改进的GrabCut算法,针对单目标、多目标、复杂背景下多目标的木材表面缺陷图像进行多组对比实验。结果表明:改进后的GrabCut算法,针对木材表面的缺陷图像分割进行了优化,能有效改进传统GrabCut算法中的欠分割和过分割、易受区域凹凸纹理的干扰等缺点,而且分割各类木材表面缺陷图像时都能取得较好的效果。说明改进后的GrabCut算法具有其优势和可行性。 相似文献
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基于改进C-V模型的木材表面缺陷图像分割 总被引：1，自引：0，他引：1
木材表面缺陷会严重影响木材的质量、性能和使用价值,对木材表面缺陷分割检测有利于提高木材的利用率,节约现有木材资源,缓解森林资源短缺的压力。针对传统的C-V(Chan-Vese)模型算法不能分割灰度不均匀图像的缺点,本文采用C-V模型与形态学结合的方法与传统的C-V模型算法进行对比试验。与此同时,根据C-V模型和C-V模型结合形态学方法的不足之处,在C-V模型基础上,引入局部拟合函数和高斯核函数,提出了一种基于C-V模型的改进算法,能够有效地克服C-V模型的不足。通过对木材表面缺陷图像分别采用传统C-V模型算法、C-V模型与形态学结合的方法和改进的C-V模型算法进行多组针对单一目标的木材表面缺陷图像的对比试验。结果表明:C-V模型能够将虫眼和活节缺陷图像分割出来,但是对纹理干扰强烈的死节缺陷图像分割困难;运用C-V模型与形态学结合的方法,可以有效地消除分割结果中的细小空洞和噪声,但是仍无法抵抗死节缺陷图像中木材自身纹理的干扰,难以将死节缺陷完整地分割出来;改进的C-V模型算法对木材表面缺陷图像的分割能够减少迭代次数,缩短分割时间,使分割轮廓线更加光滑和完整。通过采用改进C-V模型算法对多目标木材表面缺陷图像进行试验,能够更好地验证改进算法的优越性、有效性和可行性。 相似文献
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基于灰度共生矩阵的木材表面缺陷图像的纹理分割方法 总被引：3，自引：0，他引：3
针对木材缺陷这一自然纹理型事物,提出了一种基于灰度共生矩阵并结合模糊C均值聚类算法的纹理分割方法.对比了该方法与基于灰度-梯度共生矩阵二维阈值分割算法的分割结果,实验表明:对于木材表面缺陷这类自然纹理图像的分割,纹理分割是行之有效的方法. 相似文献
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水果采摘机器人视觉系统的目标提取 总被引：10，自引：3，他引：10
在田间对作物的果实图像进行实时、准确地目标识别提取，是采摘机器人视觉系统的关键技术，而目标提取的实质是图像分割。大部分水(蔬)果处于采摘期时，表面颜色与背景颜色存在较大差异。而同一品种果实表面颜色相近，体现为在色彩空间果实表面颜色和背景颜色存在着不同的分布特性。根据这一特性，提出了一种基于色彩空间参照表的适用于水果采摘机器人视觉系统果实目标提取的图像分割算法。该算法先由果实样本图像建立色彩空间参照表，再根据色彩空间参照表采用一种类似于“卷积”的方法进行图像分割。与现有其他方法比较，本方法基于彩色的信息处理，可将背景除去得更干净；对背景不做分割处理、无复杂运算，有利于机器人实时图像处理。采用该算法分别对草莓、橙子、西红柿的图像在L^*n^*6^*，Hsv，YCbCr色彩模型下进行了实验，结果显示该算法在这些色彩模型下均可取得理想的图像分割效果。 相似文献
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目前苹果分级自动化程度较低,为了实现苹果品质自动、快速、准确分级设计了一套苹果智能在线检测分级系统。以寒富苹果为测试对象,采用机器视觉技术对苹果分级进行研究。采用阈值分割的方法分割苹果正面图像,逐像素遍历法提取苹果外部轮廓,通过计算其各点到重心的距离提取苹果大小特征,同时计算苹果横径与纵径比提取果形特征。采用支持向量机方法分割侧面苹果图像,计算苹果红色像素占苹果像素的比例提取颜色特征,利用Fisher统计识别的方法提取苹果缺陷。实现了整个分级系统的硬件搭建以及软件的功能,利用该系统对400个苹果样本进行了分级试验,结果表明该系统分级的苹果总体正确率达到95%。设计的基于机器视觉的苹果智能在线检测分级系统克服了传统分级方法的不足,加快了苹果品质分级自动化速度,对水果品质分级等领域有重要研究意义。 相似文献
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文章介绍了一种基于BP神经网络的水果分级方法。采用数字图像处理的方法对图像进行预处理,选择水果表面颜色的均值和方差来表示水果的颜色特征,采用一个与水果目标具有同样二阶矩的椭圆来近似表示水果的形状,简化了果形描述的复杂程度。通过RP算法训练,可以得到一个具有9个隐层神经元的BP神经网络结构参数。试验表明:采用该模型对水果等级进行分级,平均正确率为92.5%,分级一个水果的时间为10.3 ms。说明采用BP神经网络技术可实现对水果等级的自动判定,该方法具有正确率高、实时性好的特点。 相似文献