基于机器视觉的家禽机械手掏膛及可食用内脏分拣技术研究
发布时间：2023-11-24 17:39
家禽内脏的掏出及可食用内脏的分拣是家禽屠宰和禽肉加工中最难实现机械化和自动化的环节,研究家禽自动掏膛设备对提高家禽屠宰生产线的全自动化作业水平和改善禽类产品的食品安全质量有着重要的意义。目前,市场上大多数家禽自动掏膛设备来自于欧美发达国家,由于欧美国家一般不食用家禽内脏,所以国外掏膛设备并不完全适用于我国国情,目前我国普遍采用人工辅助流水线作业,因此研发符合我国需求的家禽自动掏膛设备及研究内脏器官识别分拣工作意义重大。本文结合家禽屠宰加工中掏膛工序的实际工艺需求,为了确保机械手掏膛过程中内脏的完整性,减少脆弱器官的破损,利用机器视觉技术对家禽胴体和内脏准确定位并对可食用内脏器官离体后的识别进行了深入的研究,主要研究内容和结论如下:(1)家禽胴体和内脏整体图像分割。针对家禽掏膛时胴体可见而内脏不可见的问题,研究家禽胴体和开膛家禽内脏整体分割技术及其相对位置偏差有利于机械手的掏膛定位。颜色特征是家禽胴体有别于其它部位的显著特征,可用于对家禽胴体的识别。首先通过对家禽胴体图像在RGB、HSI和Lab三种颜色空间中的分析,选取Lab颜色空间的b分量图像进行家禽胴体的分割;然后基于家禽内脏图像的...
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的意义
1.2 掏膛及内脏分拣设备国内外研究概况
1.2.1 国外家禽掏膛及内脏分拣设备概况
1.2.2 国内家禽掏膛及内脏分拣设备概况
1.3 机器人在肉类加工中的应用研究
1.3.1 禽类加工机器人
1.3.2 畜类加工机器人
1.4 机器视觉技术在农产品识别及加工中的应用研究
1.4.1 机器视觉技术基本理论
1.4.2 农产品加工及识别研究概况
1.5 本文的主要研究内容及技术路线
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 技术路线
1.6 本章小结
第二章 基于机器视觉的家禽胴体和内脏整体图像分割
2.1 基于颜色特征的家禽胴体图像分割
2.1.1 基本图像颜色模型
2.1.2 家禽胴体图像颜色特征
2.1.3 家禽胴体图像阈值分割
2.1.4 家禽胴体图像形态学运算
2.2 基于改进水平集算法的家禽内脏整体图像分割
2.2.1 家禽内脏整体图像处理方案
2.2.2 图像预处理
2.2.3 OTSU多阈值分割算法实现图像分割
2.2.4 改进的水平集算法实现图像分割
2.2.5 两种算法性能评估
2.2.6 家禽内脏图像分割结果与分析
2.3 家禽胴体和内脏相对位置偏差
2.3.1 坐标变换
2.3.2 位置偏差计算与结果分析
2.4 本章小结
第三章 基于改进分水岭算法的鸡心、肝图像分割及体内位置预测
3.1 分水岭算法
3.1.1 分水岭算法基本原理
3.1.2 传统分水岭算法分割结果与分析
3.2 鸡心、肝图像分割
3.2.1 改进的分水岭分割算法
3.2.2 鸡心、肝图像分割结果
3.2.3 算法比较与分析
3.3 鸡内脏及器官的体内位置预测
3.3.1 材料与方法
3.3.2 结果与分析
3.4 本章小结
第四章 家禽可食用内脏器官离体图像分割与特征提取
4.1 基于LAB颜色模型的可食用内脏器官离体图像分割
4.1.1 颜色模型的选择
4.1.2 可食用内脏器官离体图像分割技术
4.2 可食用内脏器官的颜色特征
4.2.1 颜色特征提取方法
4.2.2 颜色特征分析
4.3 可食用内脏器官的形状特征
4.3.1 形状特征提取方法
4.3.2 形状特征分析
4.4 可食用内脏器官的纹理特征
4.4.1 纹理特征提取方法
4.4.2 纹理特征分析
4.5 本章小结
第五章 家禽可食用内脏器官离体识别研究
5.1 基于形状特征的心脏识别
5.2 基于BP神经网络的可食用内脏器官离体识别
5.2.1 人工神经网络构建
5.2.2 可食用内脏器官的BP神经网络表达
5.2.3 可食用内脏器官的BP神经网络算法描述
5.2.4 仿真试验结果与分析
5.3 基于支持向量机的可食用内脏器官离体识别
5.3.1 支持向量机模型
5.3.2 支持向量机算法原理
5.3.3 内脏识别中核函数的选择
5.3.4 支持向量机分类结果分析
5.4 两种模式识别方法结果对比
5.5 本章小结
第六章 家禽机械手掏膛系统构建与试验分析
6.1 家禽机械手掏膛系统总体结构
6.1.1 整机系统构建
6.1.2 禽体输送装置
6.1.3 直角坐标机械臂组件
6.1.4 家禽掏膛机械手末端执行器
6.2 家禽机械手掏膛视觉系统设计与研究
6.2.1 家禽机械手掏膛视觉系统的组成
6.2.2 图像目标检测与边缘提取
6.2.3 膛口最大内切圆算法
6.2.4 坐标系标定
6.3 家禽机械手掏膛控制系统技术研究
6.3.1 控制系统总体方案
6.3.2 控制系统工作方式
6.4 家禽机械手掏膛系统综合性能试验研究
6.4.1 材料与方法
6.4.2 系统性能评价指标
6.4.3 综合性能分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 论文的主要创新点
7.3 展望
参考文献
附录:注释说明
攻读博士学位期间的主要科研成果
致谢
本文编号：3866279
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的意义
1.2 掏膛及内脏分拣设备国内外研究概况
1.2.1 国外家禽掏膛及内脏分拣设备概况
1.2.2 国内家禽掏膛及内脏分拣设备概况
1.3 机器人在肉类加工中的应用研究
1.3.1 禽类加工机器人
1.3.2 畜类加工机器人
1.4 机器视觉技术在农产品识别及加工中的应用研究
1.4.1 机器视觉技术基本理论
1.4.2 农产品加工及识别研究概况
1.5 本文的主要研究内容及技术路线
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 技术路线
1.6 本章小结
第二章 基于机器视觉的家禽胴体和内脏整体图像分割
2.1 基于颜色特征的家禽胴体图像分割
2.1.1 基本图像颜色模型
2.1.2 家禽胴体图像颜色特征
2.1.3 家禽胴体图像阈值分割
2.1.4 家禽胴体图像形态学运算
2.2 基于改进水平集算法的家禽内脏整体图像分割
2.2.1 家禽内脏整体图像处理方案
2.2.2 图像预处理
2.2.3 OTSU多阈值分割算法实现图像分割
2.2.4 改进的水平集算法实现图像分割
2.2.5 两种算法性能评估
2.2.6 家禽内脏图像分割结果与分析
2.3 家禽胴体和内脏相对位置偏差
2.3.1 坐标变换
2.3.2 位置偏差计算与结果分析
2.4 本章小结
第三章 基于改进分水岭算法的鸡心、肝图像分割及体内位置预测
3.1 分水岭算法
3.1.1 分水岭算法基本原理
3.1.2 传统分水岭算法分割结果与分析
3.2 鸡心、肝图像分割
3.2.1 改进的分水岭分割算法
3.2.2 鸡心、肝图像分割结果
3.2.3 算法比较与分析
3.3 鸡内脏及器官的体内位置预测
3.3.1 材料与方法
3.3.2 结果与分析
3.4 本章小结
第四章 家禽可食用内脏器官离体图像分割与特征提取
4.1 基于LAB颜色模型的可食用内脏器官离体图像分割
4.1.1 颜色模型的选择
4.1.2 可食用内脏器官离体图像分割技术
4.2 可食用内脏器官的颜色特征
4.2.1 颜色特征提取方法
4.2.2 颜色特征分析
4.3 可食用内脏器官的形状特征
4.3.1 形状特征提取方法
4.3.2 形状特征分析
4.4 可食用内脏器官的纹理特征
4.4.1 纹理特征提取方法
4.4.2 纹理特征分析
4.5 本章小结
第五章 家禽可食用内脏器官离体识别研究
5.1 基于形状特征的心脏识别
5.2 基于BP神经网络的可食用内脏器官离体识别
5.2.1 人工神经网络构建
5.2.2 可食用内脏器官的BP神经网络表达
5.2.3 可食用内脏器官的BP神经网络算法描述
5.2.4 仿真试验结果与分析
5.3 基于支持向量机的可食用内脏器官离体识别
5.3.1 支持向量机模型
5.3.2 支持向量机算法原理
5.3.3 内脏识别中核函数的选择
5.3.4 支持向量机分类结果分析
5.4 两种模式识别方法结果对比
5.5 本章小结
第六章 家禽机械手掏膛系统构建与试验分析
6.1 家禽机械手掏膛系统总体结构
6.1.1 整机系统构建
6.1.2 禽体输送装置
6.1.3 直角坐标机械臂组件
6.1.4 家禽掏膛机械手末端执行器
6.2 家禽机械手掏膛视觉系统设计与研究
6.2.1 家禽机械手掏膛视觉系统的组成
6.2.2 图像目标检测与边缘提取
6.2.3 膛口最大内切圆算法
6.2.4 坐标系标定
6.3 家禽机械手掏膛控制系统技术研究
6.3.1 控制系统总体方案
6.3.2 控制系统工作方式
6.4 家禽机械手掏膛系统综合性能试验研究
6.4.1 材料与方法
6.4.2 系统性能评价指标
6.4.3 综合性能分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 论文的主要创新点
7.3 展望
参考文献
附录:注释说明
攻读博士学位期间的主要科研成果
致谢
本文编号：3866279
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