如何使用機器視覺實現(xiàn)顆粒狀農(nóng)作物色選系統(tǒng)研究說明

　　機器視覺色選系統(tǒng)是集光、電、氣、機及圖像處理為一體的智能化分選設備，一般分為黑白色選系統(tǒng)和彩色色選系統(tǒng)。目前，彩色色選系統(tǒng)通常采用計算機作為圖像處理的核心，該系統(tǒng)具有體積大、篩選效率低的缺點。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對于彩色色選系統(tǒng)的分辨能力、識別精度和篩選效率提出了越來越高的要求。本文研究基于機器視覺的嵌入式色選系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)具有集成度高、實時性好、功耗低、可靠性高的特點，將其應用于彩色色選系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。

　　本文以DALSA 的彩色線陣CCD 相機為傳感元件，以FPGA XC3S500E 和DSP TMS320DM6437 為處理核心，設計圖像采集單元、圖像處理單元、圖像顯示單元和篩選執(zhí)行單元，完成彩色色選系統(tǒng)的嵌入式平臺設計。采用FPGA IP 核技術構(gòu)造雙口RAM，實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)存儲與讀取的分離控制。設計FPGA與DSP 的EMIF 通信接口，通過VHDL 語言編程實現(xiàn)FPGA 與DSP 的數(shù)據(jù)交換。編寫VGA 顯示電路的驅(qū)動程序，以640 480 的分辨率顯示相機所采集的彩色圖像。

　　以破損花生為試驗對象，采用仿真工具MATLAB 研究有關的圖像處理算法，包括以下幾個方面：采用RGB 顏色模型統(tǒng)計和分析圖像中不同區(qū)域的像素值，據(jù)此實現(xiàn)破損區(qū)域和花生顆粒的識別；研究不同的圖像濾波算法，選取

　　并改進中值濾波算法，實現(xiàn)圖像中脈沖類噪聲的濾除。采用形態(tài)學運算，消除圖像中的點狀和孔狀噪聲，平滑物體邊界輪廓。采用8 鄰域鏈碼算法實現(xiàn)花生的輪廓檢測，識別花生顆粒并計算每?；ㄉ钠茡p面積。同時根據(jù)輪廓線坐標計算花生的周長、面積、長短軸、形心等幾何參數(shù)。

　　在嵌入式機器視覺色選系統(tǒng)上，移植與測試圖像處理算法。建立CCS 工程，并配置工程文件，采用C 語言編寫破損區(qū)域檢測、中值濾波、形態(tài)學運算和連通域檢測的程序。通過編寫的程序處理工業(yè)相機采集的圖像，測試每個程序的處理效果和運行時間。最后，實現(xiàn)兩種破損檢測算法，并根據(jù)試驗結(jié)果分析兩種算法的適用范圍。