基于图像的巨峰葡萄果粒尺寸检测方法研究
发布时间：2020-08-01 15:10
【摘要】：葡萄是我国广泛种植的一种重要水果,在所有水果产量中位居第二名。巨峰葡萄作为我国市场上最常见的葡萄品种经常出现果穗上果粒尺寸大小不一的情况,严重影响葡萄的外观品质。随着产量的增多和生活质量的提高,人们对葡萄外部品质的要求越来越高,对巨峰葡萄进行外部品质检测是提高其市场竞争力的重要手段。现有的检测标准多针对葡萄果穗,通过重量和着色率等指标只能对果穗的整体品质进行描述,不能描述出果穗中果粒的品质,局限性较大。巨峰葡萄果粒品质检测已经成为当下研究的重点,对葡萄果粒尺寸精确测量是葡萄果粒品质检测的基础。本文结合图像分割、椭圆拟合和相机标定等技术,提出一种基于葡萄图像的葡萄果粒尺寸检测方法。该方法在传统的水果图像检测原理和实现方法上,结合葡萄果穗的特点和实际拍摄环境,优化了检测过程使用的图像分割算法和椭圆外边缘轮廓的拟合方法,并使用优化的两种算法通过相机定标技术实现了葡萄果粒的尺寸计算。本文主要工作如下。为了提高葡萄图像的品质,减小采集和传输过程出现的噪声和光照不均匀的影响,本文对采集的图像进行预处理操作。通过对比均值滤波、加权平均滤波和中值滤波对葡萄图像的去噪效果,选择中值滤波对图像进行去噪,并使用彩色图像对数处理框架(LIPC)均衡图像的亮度空间分布。针对复杂背景下的葡萄图像分割准确度差的问题,本文提出一种融合局部异常因子(LOF)算法和K-means算法的图像分割算法。首先对由像素点组成的数据集合进行局部偏离因子值计算,然后通过局部偏离因子值将数据集合重新排序,剔除其中较小的后n个对象,最后对局部异常因子算法输出的数据集合执行K-means算法,并在聚类过程中,选择局部偏离因子值大的像素点作为初始聚类中心。算法减小了由于初始聚类中心选择偏离点造成的聚类误差,并降低了离群点和孤立点对聚类结果的影响。现有的椭圆拟合方法通常只能应用于对图像中一个或少量椭圆的检测。本文提出一种基于梯度特征的椭圆检测方法,结合像素点梯度特征将图像中的所有像素点分为不同的集合,在集合内应用随机变换椭圆检测算法(RED)进行椭圆拟合。改善了传统拟合方法用于复杂图像的多个椭圆目标检测时常常出现的漏检、误检和拟合结果偏离实际椭圆等问题。通过相机标定技术对采集的葡萄果穗图像进行畸变校正,并使用黑白棋盘标定板作为参照物将图像中的葡萄果粒像素尺寸转换为葡萄果粒的实际尺寸,通过果穗上果粒尺寸的均值和方差描述果粒外观品质。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TS255.1
【图文】：
我国是全球主要的葡萄生产区之一，据国家统计局发布的《中国统计年鉴２０１８》数逡逑据显示［１］，从２００７年开始我国葡萄产量逐年递增，２０１６年我国葡萄总产量达到１３７４．５逡逑万吨，如图１－１所示。在我国葡萄主要用于鲜食、酿造葡萄酒，制作葡萄果干及加工成逡逑葡萄汁作为水果罐头的甜味剂等。虽然我国是葡萄的消费大国，但世界上最大的单一葡逡逑萄出口国却是智利。智利每年向北美和欧洲市场出口邋８０多万吨，而我国每年仅出口邋２０逡逑多万吨，只占我国葡萄总产量的小部分，出口地也主要是东南亚市场。从图１－１中可以逡逑看到２０１７年我国葡萄总产量为１３０８．３万吨，产量较２０１６年同期下降４．８２％。２０１８逡逑年，我国葡萄的市场价位与往年相比下降了约２０％，一些产区甚至出现了收购价低于种逡逑植成本、滞销等现象。这主要是由我国的葡萄种植面积迅速扩张和农户采收的葡萄品质逡逑良赛不齐两方面原因造成的。逡逑１６００邋—逦—逦—邋邋逦逦—一———逦—￣—逦逦逦逡逑１４００逦？逦１３６６．９邋１３７４．５逡逑Ｗｍ邋］逡逑．＿＿邋．．W．邋．．逡逑＾１；＊＇逡逑}瑁撸邽担垮义希觯义希保卞义希玻埃埃纺赍澹玻埃埃改赍澹玻埃埃鼓赍澹玻埃保澳赍澹玻埃保卞迥赍澹玻埃保材赍澹玻埃保衬赍澹玻埃保茨赍澹玻埃保的赍澹玻埃保赌赍澹玻埃保纺赍义希任夜蠀产量：万吨逡逑图１－１我国葡萄年产量逡逑对葡萄进行品质检测，是提高其市场竞争力的重要手段。随着经济水平的发展，消逡逑费者对于葡萄的要求不仅局限于口感，对其外观品质的要求也越来越高。目前我国对于逡逑葡萄的外部品质
逡逑果如图２－２所示逡逑＿逦＿逡逑＿逦Ａ逡逑~枺掊义希ǎ茫┖薪费卧肷耐枷皴危ǎ洌┐砗笸枷皴义贤迹玻布尤ㄆ骄瞬ㄈピ胄Ч煎义希ǎ常┲兄德瞬ㄥ义现兄德瞬ㄊ且恢址窍咝月瞬ǎ芄辉诼顺枷裨肷耐焙芎玫谋３滞枷癖咴怠Ｋ义系闹行乃枷胧窃谕枷裆隙砸桓鋈范ù笮〉拇翱冢ǔ莆贫翱冢┙芯砘匀范ㄆ渲绣义闲南袼厥欠裎肷悖币桓鱿袼乇蝗衔窃肷闶保闹到坏鼻按翱诘闹兄堤驽义匣弧Ｖ兄德瞬ǖ拇翱谘≡穸宰钪战峁跋炀薮螅孕枰萃枷衲谌菅≡癫煌巫春湾义洗笮〉拇翱冢Ｓ玫闹兄德瞬ù翱谟邢咝浴⒎叫巍⒃残魏褪中蔚取ｅ义嫌捎诒疚牡难绣扯韵笃咸淹枷衲谌莞丛樱梢匝≡窀春闲椭兄德瞬ń腥ピ氪怼ｅ义铣Ｓ玫母春闲椭兄德瞬ㄓ兄兄德瞬ㄏ咝宰楹稀⒏呓字兄德瞬ㄗ楹虾图尤ㄖ兄德瞬ǖ取ｅ义希ǎ幔
本文编号：2777627
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TS255.1
【图文】：
我国是全球主要的葡萄生产区之一，据国家统计局发布的《中国统计年鉴２０１８》数逡逑据显示［１］，从２００７年开始我国葡萄产量逐年递增，２０１６年我国葡萄总产量达到１３７４．５逡逑万吨，如图１－１所示。在我国葡萄主要用于鲜食、酿造葡萄酒，制作葡萄果干及加工成逡逑葡萄汁作为水果罐头的甜味剂等。虽然我国是葡萄的消费大国，但世界上最大的单一葡逡逑萄出口国却是智利。智利每年向北美和欧洲市场出口邋８０多万吨，而我国每年仅出口邋２０逡逑多万吨，只占我国葡萄总产量的小部分，出口地也主要是东南亚市场。从图１－１中可以逡逑看到２０１７年我国葡萄总产量为１３０８．３万吨，产量较２０１６年同期下降４．８２％。２０１８逡逑年，我国葡萄的市场价位与往年相比下降了约２０％，一些产区甚至出现了收购价低于种逡逑植成本、滞销等现象。这主要是由我国的葡萄种植面积迅速扩张和农户采收的葡萄品质逡逑良赛不齐两方面原因造成的。逡逑１６００邋—逦—逦—邋邋逦逦—一———逦—￣—逦逦逦逡逑１４００逦？逦１３６６．９邋１３７４．５逡逑Ｗｍ邋］逡逑．＿＿邋．．W．邋．．逡逑＾１；＊＇逡逑}瑁撸邽担垮义希觯义希保卞义希玻埃埃纺赍澹玻埃埃改赍澹玻埃埃鼓赍澹玻埃保澳赍澹玻埃保卞迥赍澹玻埃保材赍澹玻埃保衬赍澹玻埃保茨赍澹玻埃保的赍澹玻埃保赌赍澹玻埃保纺赍义希任夜蠀产量：万吨逡逑图１－１我国葡萄年产量逡逑对葡萄进行品质检测，是提高其市场竞争力的重要手段。随着经济水平的发展，消逡逑费者对于葡萄的要求不仅局限于口感，对其外观品质的要求也越来越高。目前我国对于逡逑葡萄的外部品质
逡逑果如图２－２所示逡逑＿逦＿逡逑＿逦Ａ逡逑~枺掊义希ǎ茫┖薪费卧肷耐枷皴危ǎ洌┐砗笸枷皴义贤迹玻布尤ㄆ骄瞬ㄈピ胄Ч煎义希ǎ常┲兄德瞬ㄥ义现兄德瞬ㄊ且恢址窍咝月瞬ǎ芄辉诼顺枷裨肷耐焙芎玫谋３滞枷癖咴怠Ｋ义系闹行乃枷胧窃谕枷裆隙砸桓鋈范ù笮〉拇翱冢ǔ莆贫翱冢┙芯砘匀范ㄆ渲绣义闲南袼厥欠裎肷悖币桓鱿袼乇蝗衔窃肷闶保闹到坏鼻按翱诘闹兄堤驽义匣弧Ｖ兄德瞬ǖ拇翱谘≡穸宰钪战峁跋炀薮螅孕枰萃枷衲谌菅≡癫煌巫春湾义洗笮〉拇翱冢Ｓ玫闹兄德瞬ù翱谟邢咝浴⒎叫巍⒃残魏褪中蔚取ｅ义嫌捎诒疚牡难绣扯韵笃咸淹枷衲谌莞丛樱梢匝≡窀春闲椭兄德瞬ń腥ピ氪怼ｅ义铣Ｓ玫母春闲椭兄德瞬ㄓ兄兄德瞬ㄏ咝宰楹稀⒏呓字兄德瞬ㄗ楹虾图尤ㄖ兄德瞬ǖ取ｅ义希ǎ幔
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