数字图像处理技术在果蔬分级检测中的应用_吴少霜.pdf

F U J I A N N O N G J I 福 建 农 机 第 3 期 2 0 2 1 数 字 图 像 处 理 技 术 在 果 蔬 分 级 检 测 中 的 应 用 吴 少 霜 赵 纯 朱 亚 男 袁 盛 彬 陈 学 永 福 建 农 林 大 学 机 电 工 程 学 院 福 建 福 州 350108 摘 要 果 蔬 采 摘 后 的 分 级 检 测 是 商 品 化 处 理 中 的 一 项 重 要 技 术 传 统 的 果 蔬 分 级 检 测 主 要 由 人 工 完 成 效 率 低 误 判 率 高 而 在 分 级 检 测 中 引 入 数 字 图 像 处 理 技 术 可 提 高 分 检 效 率 减 小 误 判 率 减 少 果 蔬 表 面 损 伤 文 章 对 数 字 图 像 处 理 技 术 在 果 蔬 分 级 检 测 中 应 用 的 国 内 外 研 究 现 状 进 行 了 研 究 分 析 主 要 对 数 字 图 像 处 理 技 术 果 蔬 图 像 特 征 提 取 以 及 分 类 器 进 行 分 析 对 果 蔬 图 像 特 征 提 取 方 法 进 行 较 为 详 细 的 分 析 说 明 并 在 此 基 础 上 阐 述 了 数 字 图 像 处 理 技 术 在 果 蔬 分 级 检 测 中 存 在 的 问 题 以 及 技 术 发 展 趋 势 为 后 续 该 领 域 的 研 究 提 供 参 考 关 键 词 图 像 处 理 特 征 提 取 分 级 检 测 果 蔬 中 图 分 类 号 TP212 14 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1004 3969 2021 03 030 07 ApplicationofDigitalImageProcessingTechnologyinFruitandVegetable GradingDetection WU Shaoshuang ZHAO Chun ZHUYanan YUAN Shengbin CHEN Xueyong FujianAgriculture and Forestry University Fouzhou Fujian 350108 China Abstract The grading detection of fruits and vegetables after picking is an important technology in commercial processing The traditional grading detection of fruits and vegetables is mainly done by manual work which has low efficiency and high misjudgment rate The introduction of digital image processing technology in classification detection can improve the efficiency of classification detection reduce the rate of misjudgment and reduce the surface damage of fruits and vegetables In the paper the research status of the application of digital image processing technology in fruit and vegetable classification detection at home and abroad is studied and analyzed The digital image processing technology fruit and vegetable image feature extraction and classifier are mainly analyzed The fruit and vegetable image feature extraction method is analyzed in detail On this basis the existing problems of digital image processing technology in fruit and vegetable classification detection and the follow up technology development trend are described which provides a reference for the follow up research in this field Keywords Image processing Feature extraction Grading detection Fruits and vegetables 作 者 简 介 吴 少 霜 1 9 9 7 男 硕 士 研 究 生 主 要 研 究 方 向 为 图 像 识 别 与 处 理 通 讯 作 者 陈 学 永 1 9 7 0 男 博 士 教 授 主 要 研 究 方 向 为 现 代 农 业 装 备 和 机 器 视 觉 我 国 是 世 界 水 果 蔬 菜 生 产 大 国 但 出 口 贸 易 额 并 不 高 影 响 出 口 的 关 键 原 因 在 于 果 蔬 采 摘 后 的 商 品 化 处 理 技 术 较 为 落 后 导 致 果 蔬 外 观 质 量 杂 乱 降 低 了 国 际 竞 争 力 1 最 初 的 分 级 检 测 多 数 是 依 靠 人 工 测 量 和 感 官 判 断 来 完 成 不 仅 要 耗 费 大 量 的 劳 动 力 而 且 由 于 工 人 经 验 的 不 同 导 致 分 级 结 果 存 在 差 异 2 而 机 械 式 的 分 级 系 统 会 使 一 些 果 蔬 出 现 较 为 严 重 的 碰 撞 摩 擦 等 损 伤 分 级 效 果 并 不 理 想 数 字 图 像 处 理 技 术 形 成 于 2 0 世 纪 6 0 年 代 早 期 3 是 利 用 计 算 机 对 图 像 信 息 进 行 处 理 获 取 图 像 信 息 及 数 据 的 一 种 技 术 其 借 助 计 算 机 强 大 的 运 算 能 力 运 用 去 噪 特 征 提 取 图 像 增 强 等 技 术 对 以 数 字 形 式 存 储 的 图 像 进 行 加 工 处 理 4 具 有 信 息 量 大 传 输 速 度 快 可 靠 性 高 应 用 范 围 广 等 优 点 5 随 着 农 业 信 息 化 的 发 展 数 字 图 像 处 理 技 术 逐 渐 应 用 于 农 业 领 域 尤 其 在 果 蔬 分 级 与 检 测 方 面 已 经 逐 步 成 为 近 年 30F U J I A N N O N G J I 福 建 农 机 第 3 期 2 0 2 1 来 研 究 的 热 点 对 提 高 农 业 经 济 效 益 有 着 重 大 意 义 1 数 字 图 像 处 理 的 主 要 过 程 数 字 图 像 处 理 技 术 的 一 般 过 程 主 要 包 括 图 像 采 集 图 像 预 处 理 图 像 特 征 提 取 图 像 结 果 分 类 等 步 骤 6 而 在 果 蔬 分 级 检 测 中 图 像 采 集 和 图 像 预 处 理 是 前 期 必 不 可 少 的 部 分 1 1 图 像 采 集 图 像 采 集 是 指 对 目 标 图 像 信 息 的 获 取 好 的 分 检 效 果 离 不 开 高 质 量 的 图 像 信 息 7 高 质 量 的 图 像 与 光 源 的 角 度 和 高 度 8 相 机 的 角 度 和 安 装 位 置 镜 头 的 选 型 和 安 装 位 置 等 因 素 都 密 切 相 关 9 目 前 图 像 采 集 系 统 大 体 可 概 括 为 以 下 两 类 开 放 式 采 集 系 统 以 及 封 闭 式 采 集 系 统 1 1 1 开 放 式 采 集 系 统 开 放 式 采 集 系 统 是 采 用 单 一 的 相 机 并 且 在 无 遮 挡 的 情 况 下 对 目 标 图 像 进 行 采 集 通 过 调 整 不 同 的 采 集 背 景 或 目 标 位 置 来 获 取 最 为 合 适 的 图 像 结 构 较 为 简 单 其 结 构 示 意 图 如 图 1 所 示 G A N B O L D O T G O N T S E T S E G 等 1 0 在 对 红 枣 分 级 检 测 时 分 别 将 多 个 大 小 规 格 型 号 相 近 的 红 枣 置 于 不 同 颜 色 的 卡 纸 上 通 过 摄 像 机 分 别 对 红 枣 图 像 进 行 采 集 并 对 图 像 编 号 以 得 到 最 为 合 适 提 取 红 枣 的 背 景 对 比 结 果 发 现 白 色 背 景 提 取 效 果 最 佳 杜 云 等 1 1 在 对 苹 果 分 级 时 利 用 特 定 的 机 械 装 置 使 苹 果 在 输 送 过 程 中 进 行 翻 滚 从 而 使 相 机 获 取 每 个 苹 果 5 幅 不 同 姿 态 的 图 像 此 多 方 位 的 5 幅 图 像 包 含 苹 果 的 所 有 表 面 以 此 更 精 细 地 进 行 分 级 检 测 此 类 采 集 系 统 一 般 对 周 围 环 境 要 求 较 高 图 像 质 量 容 易 受 到 外 界 环 境 的 干 扰 图 像 信 息 中 噪 声 干 扰 较 大 4 3 2 1 5 图 图 1 1 开 放 式 采 集 系 统 结 构 示 意 图 开 放 式 采 集 系 统 结 构 示 意 图 F i g 1 S t r u c t u r e d i a g r a m o f o p e n a c q u i s i t i o n s y s t e m 1 果 蔬 2 光 源 3 工 业 相 机 4 相 机 支 架 5 P C 1 1 2 封 闭 式 采 集 系 统 封 闭 式 采 集 系 统 是 建 立 一 个 封 闭 的 黑 箱 隔 绝 外 部 环 境 将 摄 像 头 以 及 光 源 等 部 分 置 于 箱 体 内 在 箱 体 内 部 对 目 标 进 行 图 像 采 集 其 结 构 示 意 图 如 图 2 所 示 结 构 较 为 复 杂 但 图 像 质 量 较 高 如 I f m a l i n d a 等 1 2 在 对 柑 橘 分 级 检 测 中 采 集 图 像 时 设 计 一 个 密 封 的 黑 箱 箱 内 提 供 受 控 和 一 致 的 照 明 可 以 达 到 采 集 图 像 的 理 想 状 况 陈 卓 等 1 3 在 对 苹 果 进 行 分 级 时 为 防 止 外 部 环 境 光 源 的 影 响 采 用 底 面 为 黑 色 背 景 布 的 封 闭 光 箱 得 到 的 目 标 图 像 与 背 景 布 差 距 明 显 且 无 干 扰 此 类 系 统 一 般 是 为 了 防 止 外 部 光 源 以 及 外 界 环 境 中 一 些 杂 物 对 图 像 的 干 扰 因 此 需 要 与 外 界 环 境 隔 离 并 在 内 部 提 供 一 个 稳 定 的 光 源 以 获 取 高 质 量 的 图 像 1 2 3 5 6 4 图 图 2 2 封 闭 式 采 集 系 统 结 构 示 意 图 封 闭 式 采 集 系 统 结 构 示 意 图 F i g 2 S t r u c t u r e d i a g r a m o f c l o s e d a c q u i s i t i o n s y s t e m 1 P C 2 网 线 3 光 源 4 相 机 5 封 闭 箱 体 6 背 景 台 1 2 图 像 预 处 理 图 像 预 处 理 是 对 图 像 进 行 优 化 消 除 图 像 中 无 关 的 信 息 提 取 有 用 的 真 实 信 息 包 括 去 噪 修 复 分 割 等 如 通 过 图 像 滤 波 以 及 形 态 学 处 理 等 1 4 1 5 多 种 方 法 达 到 去 除 图 像 噪 声 和 修 复 图 像 的 效 果 再 通 过 一 定 的 方 法 分 割 图 像 提 取 出 感 兴 趣 区 域 1 2 1 滤 波 及 形 态 学 处 理 图 像 滤 波 及 形 态 学 处 理 是 图 像 去 噪 和 修 复 图 像 的 常 用 方 法 通 过 这 两 种 方 法 或 两 种 方 法 的 综 合 应 用 可 得 到 较 为 满 意 的 目 标 图 像 为 后 续 的 图 像 分 割 奠 定 基 础 申 爱 敏 1 6 在 对 核 桃 仁 分 级 时 采 用 5 5 的 中 值 滤 波 器 作 为 图 像 去 噪 算 法 其 效 果 如 图 3 所 示 杜 云 等 1 7 在 对 大 蒜 蒜 种 品 质 进 行 分 级 检 测 时 采 用 形 态 学 处 理 技 术 中 开 运 算 的 方 法 对 二 值 化 预 处 理 图 像 去 噪 通 过 腐 蚀 算 子 和 膨 胀 算 子 处 理 消 除 背 景 图 像 中 31 F U J I A N N O N G J I 福 建 农 机 第 3 期 2 0 2 1 蒜 皮 的 干 扰 其 结 果 如 图 4 所 示 结 果 显 示 满 足 要 求 a 原 始 灰 度 图 像 b 中 值 滤 波 后 图 像 图 图 3 3 核 桃 仁 图 像 处 理 核 桃 仁 图 像 处 理 F i g 3 W a l n u t k e r n e l i m a g e p r o c e s s i n g 1 2 2 图 像 分 割 图 像 分 割 是 采 用 一 定 的 方 法 从 图 像 中 提 取 出 感 兴 趣 区 域 从 而 将 目 标 与 背 景 完 全 区 分 开 不 同 的 目 标 图 像 可 采 用 不 同 的 分 割 方 法 卢 丹 王 丽 丽 等 1 8 在 对 双 孢 蘑 菇 进 行 分 级 时 结 合 全 局 阈 值 分 割 法 与 寻 找 最 大 熵 阈 值 分 割 法 对 采 集 好 的 图 片 运 用 分 水 岭 算 法 去 除 阴 影 部 分 结 果 如 图 5 所 示 经 试 验 验 证 该 方 法 分 级 效 果 较 好 王 宇 杰 1 9 在 对 苹 果 进 行 分 级 检 测 时 根 据 苹 果 图 像 R 通 道 和 B 通 道 的 特 点 不 同 使 用 两 通 道 之 差 R B 和 阈 值 T 之 间 的 大 小 关 系 来 区 分 苹 果 和 背 景 试 验 结 果 证 明 所 述 图 像 分 割 法 可 以 确 保 苹 果 的 分 割 效 果 图 图 4 4 形 态 学 预 处 理 后 的 形 态 学 预 处 理 后 的 图 图 5 5 分 割 后 的 双 孢 蘑 菇 分 割 后 的 双 孢 蘑 菇 大 蒜 图 像 大 蒜 图 像 图 像 图 像 F i g 4 G a r l i c i m a g e p r e p r o c e s s e d F i g 5 S e g m e n t e d i m a g e o f b y m o r p h o l o g y A g a r i c u s b i s p o r u s 1 3 图 像 特 征 提 取 在 果 蔬 分 级 检 测 中 主 要 依 照 果 蔬 的 尺 寸 形 态 色 泽 等 2 0 2 6 特 征 来 进 行 分 级 检 测 图 像 处 理 技 术 中 通 过 运 用 一 定 的 方 法 来 提 取 这 些 特 征 之 后 按 照 分 级 检 测 标 准 来 完 成 目 标 的 分 级 检 测 1 3 1 尺 寸 特 征 提 取 尺 寸 特 征 是 指 果 蔬 的 外 观 尺 寸 是 目 前 果 蔬 分 级 的 主 要 特 征 包 含 长 宽 直 径 面 积 周 长 等 规 格 参 数 张 展 硕 等 2 7 在 对 娃 娃 菜 进 行 品 质 检 测 时 对 分 割 之 后 的 图 像 进 行 轮 廓 识 别 求 出 其 最 小 外 接 矩 形 来 获 取 长 宽 特 征 如 图 6 所 示 谭 博 等 2 8 在 对 蜜 柑 大 小 分 级 时 利 用 可 靠 的 边 界 信 息 来 求 取 质 心 再 利 用 质 心 对 图 像 进 行 不 断 分 割 找 到 分 割 后 形 成 区 域 的 最 大 半 径 最 终 以 此 作 为 蜜 柑 的 分 级 特 征 结 果 显 示 分 级 准 确 率 高 达 9 6 2 5 王 伟 等 2 9 在 对 蓝 莓 果 实 分 级 检 测 时 对 预 处 理 后 的 图 像 边 缘 像 素 点 集 进 行 椭 圆 拟 合 如 图 7 所 示 再 应 用 最 小 二 乘 法 确 定 蓝 莓 果 实 的 实 际 值 与 计 算 机 测 量 值 之 间 的 关 系 求 取 出 蓝 莓 果 实 直 径 结 果 显 示 误 差 低 于 3 1 李 健 航 等 3 0 在 针 对 蓝 莓 大 小 分 级 时 对 蓝 莓 果 实 区 域 进 行 近 似 圆 拟 合 如 图 8 所 示 通 过 计 算 拟 合 圆 内 的 像 素 点 数 量 以 及 拟 合 圆 周 上 像 素 点 数 量 来 确 定 蓝 莓 果 实 的 面 积 和 周 长 准 a 样 品 图 像 b 分 割 区 域 图 像 c 样 品 轮 廓 识 别 图 像 图 图 6 6 娃 娃 菜 样 品 尺 寸 识 别 娃 娃 菜 样 品 尺 寸 识 别 F i g 6 S a m p l e s i z e i d e n t i f i c a t i o n o f b a b y c a b b a g e 图 图 7 7 蓝 莓 椭 圆 拟 合 蓝 莓 椭 圆 拟 合 图 图 8 8 蓝 莓 最 小 二 乘 拟 合 圆 蓝 莓 最 小 二 乘 拟 合 圆 F i g 7 B l u e b e r r y e l l i p s e f i t t i n g F i g 8 B l u e b e r r y l e a s t s q u a r e f i t t i n g c i r c l e 32F U J I A N N O N G J I 福 建 农 机 第 3 期 2 0 2 1 确 率 达 到 9 8 9 3 刘 小 文 3 1 在 对 干 制 骏 枣 分 级 时 利 用 干 制 骏 枣 轮 廓 上 两 点 之 间 的 最 大 距 离 算 法 测 算 出 干 制 骏 枣 的 纵 经 之 后 采 用 最 小 二 乘 法 对 纵 经 的 真 实 值 和 检 测 的 像 素 值 进 行 直 线 拟 合 从 而 实 现 干 制 骏 枣 的 大 小 分 级 1 3 2 形 态 特 征 提 取 形 态 特 征 是 指 果 蔬 的 外 形 轮 廓 是 果 蔬 分 级 中 另 外 一 个 重 要 特 征 一 般 用 于 外 形 不 规 则 的 果 蔬 X u L i m i n g 等 3 2 在 对 草 莓 分 级 时 通 过 添 加 草 莓 轮 廓 与 花 萼 轮 廓 获 得 花 萼 和 水 果 之 间 的 连 接 曲 线 连 接 曲 线 中 心 与 水 果 重 力 中 心 形 成 草 莓 的 最 大 轴 方 向 之 后 从 最 大 轴 两 边 逐 渐 提 取 线 序 列 并 计 算 出 这 些 线 序 列 之 间 的 差 异 来 表 示 草 莓 的 形 状 如 图 9 所 示 其 结 果 显 示 符 合 要 求 M A M o m i n 等 3 3 在 对 芒 果 进 行 分 级 检 测 时 通 过 计 算 二 值 化 图 像 中 物 体 边 界 内 的 像 素 数 来 确 定 投 影 面 积 之 后 通 过 整 体 填 充 创 建 蒙 版 图 像 再 通 过 连 接 蒙 版 图 像 中 物 体 轮 廓 的 边 界 像 素 来 确 定 其 周 长 以 此 来 获 取 芒 果 的 形 态 特 征 汪 威 等 3 4 在 对 香 菇 分 级 检 测 时 为 了 检 测 香 菇 的 破 损 度 将 香 菇 菌 褶 区 域 的 图 像 进 行 凸 包 性 转 换 即 将 二 维 平 面 上 的 点 集 最 外 层 的 点 连 接 起 来 构 成 凸 多 边 形 之 后 拟 合 出 香 菇 凸 包 曲 线 轮 廓 如 图 1 0 所 示 可 方 便 地 计 算 破 损 区 域 面 积 进 行 破 损 程 度 检 测 V 4 V 3 V 2 V 1 V 5 V 6 V 7 L 7 L 6 L 5 L 1 L 2 L 3 L 4 图 图 9 9 线 序 列 草 莓 特 征 线 序 列 草 莓 特 征 图 图 1 0 1 0 破 损 香 菇 轮 廓 和 破 损 香 菇 轮 廓 和 提 取 提 取 凸 包 转 换 后 的 轮 廓 凸 包 转 换 后 的 轮 廓 F i g 9 S t r a w b e r r y f e a t u r e F i g 1 0 B r o k e n m u s h r o o m c o n t o u r a n d e x t r a c t i o n f r o m l i n e s e q u e n c e c o n v e x h u l l t r a n s f o r m e d c o n t o u r 1 3 3 色 泽 特 征 提 取 色 泽 特 征 主 要 应 用 在 果 蔬 的 表 面 缺 陷 检 测 以 及 果 蔬 的 成 熟 度 检 测 中 通 过 对 比 不 同 区 域 的 色 差 来 进 行 检 测 识 别 I r e r i D a v i d 等 3 5 在 对 西 红 柿 表 面 缺 陷 进 行 检 测 时 根 据 感 兴 趣 区 域 的 平 均 g r 值 与 果 柄 部 位 的 g r 值 之 间 的 差 别 采 用 灰 度 直 方 图 进 行 阈 值 分 割 对 西 红 柿 的 果 柄 部 位 进 行 检 测 过 滤 将 图 像 从 R G B 转 换 为 L A B 后 再 从 每 个 图 像 的 各 像 素 点 提 取 L A 和 B 空 间 的 强 度 值 并 标 记 为 缺 陷 或 健 康 像 素 以 此 来 进 行 果 面 缺 陷 检 测 如 图 1 1 所 示 O s a m a A A l h a s h i 等 3 6 在 对 苹 果 和 橘 子 进 行 表 面 缺 陷 检 测 时 通 过 目 标 图 像 的 色 调 直 方 图 如 图 1 2 所 示 灰 度 值 的 不 同 来 确 定 目 标 表 面 的 缺 陷 达 到 缺 陷 检 测 的 效 果 S U S H A 等 3 7 在 对 草 莓 进 行 缺 陷 检 测 时 将 采 集 到 的 带 有 缺 陷 草 莓 的 彩 色 图 像 中 红 绿 蓝 三 个 通 道 分 量 分 图 图 1 1 1 1 西 红 柿 缺 陷 检 测 西 红 柿 缺 陷 检 测 F i g 1 1 T o m a t o d e f e c t d e t e c t i o n a 无 缺 陷 b 有 缺 陷 图 图 1 2 1 2 苹 果 灰 度 直 方 图 苹 果 灰 度 直 方 图 F i g 1 2 A p p l e g r a y h i s t o g r a m 33 F U J I A N N O N G J I 福 建 农 机 第 3 期 2 0 2 1 别 显 示 出 来 得 到 红 绿 蓝 三 种 颜 色 的 蒙 版 通 过 对 比 发 现 红 色 分 量 感 兴 趣 区 域 与 背 景 区 别 较 为 明 显 之 后 通 过 调 整 红 色 蒙 版 的 阈 值 使 其 缺 陷 显 示 为 黑 色 来 区 分 图 像 中 草 莓 的 缺 陷 部 位 综 上 所 述 针 对 不 同 果 蔬 种 类 以 及 不 同 的 分 级 检 测 要 求 可 以 采 用 不 同 的 特 征 提 取 办 法 例 如 在 对 芒 果 进 行 分 级 时 同 一 批 次 芒 果 的 成 熟 度 大 小 均 匀 程 度 都 不 尽 相 同 可 提 取 其 形 态 特 征 以 检 测 芒 果 外 形 轮 廓 的 均 匀 性 也 可 通 过 提 取 芒 果 的 色 泽 特 征 对 其 成 熟 度 进 行 判 别 因 此 在 对 果 蔬 特 征 提 取 时 要 结 合 果 蔬 本 身 的 特 点 以 及 分 级 检 测 的 要 求 灵 活 运 用 特 征 提 取 方 法 由 于 果 蔬 种 类 繁 多 外 形 和 特 征 各 不 相 同 目 前 对 于 果 蔬 的 分 级 检 测 没 有 统 一 的 方 法 要 根 据 具 体 目 标 具 体 处 理 1 4 图 像 结 果 分 类 一 般 通 过 选 取 适 合 的 分 类 器 对 图 像 结 果 进 行 分 类 分 类 器 是 将 提 取 出 的 特 征 按 照 某 一 规 则 进 行 分 类 的 模 型 分 类 器 的 选 择 以 及 算 法 的 设 计 会 直 接 影 响 到 果 蔬 分 检 的 精 确 度 学 者 们 为 了 提 高 分 级 的 精 确 度 也 进 行 了 大 量 研 究 S i m r a n d e e p K a u r 1 等 3 8 在 对 球 形 水 果 分 级 时 设 计 算 法 提 取 水 果 的 外 部 特 征 最 后 利 用 支 持 向 量 机 S V M 将 苹 果 分 为 两 类 准 确 率 为 1 0 0 张 琛 3 9 对 苹 果 外 观 品 质 分 级 时 首 先 利 用 灰 度 共 生 矩 阵 提 取 特 征 后 运 用 支 持 向 量 机 S V M 对 苹 果 表 面 缺 陷 进 行 检 测 结 果 显 示 检 测 准 确 率 为 9 0 之 后 又 利 用 M b o i l e N e t 卷 积 神 经 网 络 框 架 对 苹 果 表 面 缺 陷 进 行 识 别 准 确 率 达 9 7 3 通 过 对 比 发 现 卷 积 神 经 网 络 分 类 器 较 支 持 向 量 机 有 较 为 明 显 的 优 势 梁 丹 等 4 0 在 对 鸡 蛋 分 级 与 检 测 时 以 鸡 蛋 透 射 图 颜 色 信 息 的 变 化 与 哈 夫 单 位 值 之 间 的 关 系 建 立 B P 神 经 网 络 分 类 器 对 鸡 蛋 的 新 鲜 程 度 进 行 分 级 试 验 结 果 表 明 对 不 同 新 鲜 度 等 级 的 鸡 蛋 品 质 识 别 正 确 率 达 9 7 4 8 综 上 所 述 分 类 器 总 体 可 分 为 支 持 向 量 机 S V M B P 神 经 网 络 深 度 学 习 等 几 类 其 余 分 类 器 通 常 是 这 几 类 的 结 合 或 衍 生 根 据 分 类 特 点 来 看 支 持 向 量 机 S V M 一 般 用 于 二 分 类 情 况 较 为 依 赖 训 练 样 本 数 量 B P 神 经 网 络 在 分 类 上 目 前 应 用 较 为 广 泛 但 是 检 测 的 速 度 以 及 精 确 度 方 面 有 一 定 的 缺 陷 深 度 学 习 及 其 相 关 衍 生 分 类 器 对 于 复 杂 的 分 类 对 象 有 一 定 的 优 势 但 其 模 型 结 构 也 相 对 复 杂 需 要 一 定 的 算 力 支 撑 2 存 在 问 题 数 字 图 像 处 理 技 术 在 果 蔬 分 级 检 测 中 的 应 用 是 近 年 来 研 究 的 热 点 相 比 传 统 的 分 级 检 测 方 法 具 有 一 定 的 优 势 但 也 存 在 一 些 问 题 1 数 字 图 像 处 理 的 方 法 由 于 受 到 相 机 拍 摄 角 度 果 蔬 在 输 送 过 程 中 位 置 的 滚 动 以 及 分 级 要 求 的 复 杂 度 等 影 响 相 比 于 人 工 分 级 检 测 而 言 其 分 级 准 确 率 有 所 下 降 存 在 准 确 率 不 足 的 问 题 2 在 缺 陷 检 测 中 由 于 果 蔬 数 量 庞 大 相 互 之 间 存 在 交 叉 重 叠 扎 堆 的 现 象 数 字 图 像 处 理 技 术 对 此 不 能 有 效 地 识 别 需 要 将 目 标 规 整 排 列 步 骤 较 为 繁 琐 在 排 列 中 也 会 存 在 损 伤 果 蔬 的 问 题 3 目 前 数 字 图 像 处 理 的 方 法 大 多 数 适 用 于 一 些 外 型 比 较 规 则 的 果 蔬 而 对 于 外 型 比 较 复 杂 的 果 蔬 应 用 较 少 例 如 生 姜 红 薯 等 4 在 实 际 生 产 中 果 蔬 分 拣 数 量 庞 大 增 添 设 备 数 量 又 会 增 加 成 本 因 此 数 字 图 像 处 理 技 术 在 分 级 检 测 效 率 上 还 需 进 一 步 提 高 3 技 术 展 望 随 着 数 字 图 像 处 理 技 术 朝 着 动 态 多 维 更 高 分 辨 率 更 快 传 输 速 率 的 方 向 发 展 其 在 果 蔬 分 级 检 测 中 的 应 用 也 越 来 越 广 泛 数 字 图 像 处 理 技 术 在 现 代 果 蔬 分 级 检 测 中 的 应 用 潜 力 是 巨 大 的 其 发 展 趋 势 主 要 包 括 1 三 维 特 征 提 取 针 对 果 蔬 重 叠 扎 堆 现 象 以 及 分 级 检 测 要 求 利 用 3 D 视 觉 技 术 提 取 果 蔬 三 维 立 体 特 征 通 过 模 型 特 征 点 云 对 比 等 方 法 进 行 分 级 检 测 达 到 便 捷 又 高 效 的 目 的 2 算 法 智 能 化 为 了 适 应 大 多 数 果 蔬 的 分 级 检 测 需 要 提 出 一 种 对 于 不 同 种 类 果 蔬 以 及 在 不 同 的 运 作 环 境 下 能 够 自 适 应 调 节 参 数 自 适 应 提 取 分 级 特 征 34F U J I A N N O N G J I 福 建 农 机 第 3 期 2 0 2 1 的 算 法 并 结 合 深 度 学 习 框 架 达 到 同 种 算 法 对 不 同 目 标 的 智 能 分 级 检 测 3 多 模 块 联 合 分 检 目 前 的 图 像 处 理 技 术 仅 针 对 果 蔬 的 外 形 尺 寸 及 颜 色 特 征 来 进 行 分 级 检 测 未 来 可 将 图 像 处 理 技 术 与 其 他 技 术 结 合 针 对 果 蔬 的 口 感 元 素 含 量 营 养 价 值 新 鲜 程 度 等 特 征 进 行 多 元 分 级 检 测 进 一 步 可 结 合 互 联 网 和 大 数 据 对 分 级 检 测 后 的 目 标 进 行 质 量 以 及 价 格 的 评 估 进 而 评 估 出 经 济 效 益 等 相 信 在 不 久 的 将 来 数 字 图 像 处 理 技 术 会 更 加 成 熟 在 农 业 应 用 中 开 拓 更 加 广 阔 的 发 展 前 景 参 考 文 献 1 朱 黎 辉 基 于 机 器 视 觉 的 球 形 果 蔬 自 动 化 分 级 技 术 研 究 D 成 都 四 川 师 范 大 学 2 0 1 5 2 郭 文 川 王 转 卫 朱 新 华 机 器 视 觉 技 术 在 果 蔬 的 识 别 和 分 级 中 的 应 用 J 粮 油 加 工 与 食 品 机 械 2 0 0 2 5 3 2 3 3 3 刘 直 芳 王 运 琼 朱 敏 数 字 图 像 处 理 与 分 析 M 北 京 清 华 大 学 出 版 社 2 0 0 6 4 岳 亚 伟 薛 晓 琴 胡 欣 宇 数 字 图 像 处 理 与 P y t h o n 实 现 M 北 京 人 民 邮 电 出 版 社 2 0 2 0 3 4 5 陈 健 美 宋 余 庆 朱 峰 数 字 图 像 处 理 与 分 析 M 镇 江 江 苏 大 学 出 版 社 2 0 1 5 3 6 郭 敬 峰 计 算 机 数 字 图 像 处 理 技 术 的 研 究 现 状 和 发 展 方 向 J 电 脑 迷 2 0 1 8 1 2 1 2 0 7 刘 文 耀 数 字 图 像 采 集 与 处 理 M 北 京 电 子 工 业 出 版 社 2 0 0 7 8 D P r i j a t n a M M u h a e m i n R P W u l a n d a r i e t a l A S t u d y o f L i g h t L e v e l E f f e c t o n t h e A c c u r a c y o f I m a g e P r o c e s s i n g b a s e d T o m a t o G r a d i n g J E a r t h a n d E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e 2 0 1 8 1 4 7 1 0 0 5 0 1 2 9 沈 浩 基 于 机 器 视 觉 的 A O I 图 像 采 集 系 统 设 计 J 自 动 化 应 用 2 0 2 1 1 5 3 5 4 1 0 G A N B O L D O T G O N T S E T S E G 于 鸿 彬 李 志 鹏 等 基 于 图 像 处 理 的 红 枣 分 级 检 测 方 法 设 计 J 安 徽 农 业 科 学 2 0 2 0 4 8 5 2 0 6 2 1 0 1 1 杜 云 郑 羽 纶 张 效 玮 基 于 图 像 处 理 的 苹 果 大 小 分 级 研 究 J 河 北 工 业 科 技 2 0 1 9 3 6 6 4 1 0 4 1 4 1 2 I f m a l i n d a A n d a s u r y a n i I P u t r i D e s i g n o f o r a n g e g r a d i n g s y s t e m b a s e d o n r e a l t i m e i m a g e p r o c e s s i n g J E a r t h a n d E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e 2 0 2 1 1 0 1 2 0 7 8 1 3 陈 卓 方 纪 昊 王 太 良 等 基 于 机 器 视 觉 的 苹 果 分 级 方 法 研 究 J 机 电 信 息 2 0 1 8 3 0 1 5 6 1 5 7 1 4 魏 莹 高 斯 滤 波 O p e n M P 并 行 化 J 通 讯 世 界 2 0 1 5 1 0 1 9 4 1 9 5 1 5 张 旭 明 徐 滨 士 董 世 运 用 于 图 像 处 理 的 自 适 应 中 值 滤 波 J 计 算 机 辅 助 设 计 与 图 形 学 学 报 2 0 0 5 1 7 2 2 9 5 2 9 9 1 6 申 爱 敏 霍 晓 静 王 文 娣 等 基 于 机 器 视 觉 的 核 桃 仁 大 小 自 动 分 级 技 术 J 江 苏 农 业 科 学 2 0 1 6 4 4 9 3 8 3 3 8 5 1 7 杜 云 曹 世 佳 贾 科 进 等 基 于 图 像 处 理 的 大 蒜 蒜 种 品 质 无 损 分 级 方 法 研 究 J 河 北 工 业 科 技 2 0 1 8 3 5 5 3 1 7 3 2 1 1 8