基于机器视觉的不规则形貌物体的轮廓识别与点卤点位确定研究

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槟榔点卤是槟榔加工过程中一道重要的环节,由于经过切开的槟榔形貌具有不规则性,在点卤时通过机器点卤具有一定的困难性。因此,目前槟榔企业的点卤操作大部分还是以人工点卤为主,存在成本高、效率低、质量难以保证等问题。为了实现点卤的自动化操作,本文以切开后需要点卤的槟榔研究对象,把机器视觉系统与运动控制结合起来设计出一款视觉点卤系统,从而提高点卤的生产效率和点卤精度。视觉点卤系统由视觉系统和运动控制系统两个模块组成,视觉系统主要完成对槟榔摆盘上的槟榔的识别和得到槟榔图像的轮廓特征信息和点卤点位,运动控制系统主要完成槟榔的点卤操作。本文主要以视觉处理系统为主要研究内容,视觉系统的功能是要实现槟榔轮廓识别和获取槟榔点卤点位,本文在视觉分析中主要研究以下几个任务。(1)根据具体要求设计了视觉点卤系统的总体方案,对视觉点卤系统所需要的硬件进行了选型分析,建立视觉点卤系统实验平台,并对视觉点卤系统的运行流程作了详细的说明。(2)由于摄像机在成像过程中会产生畸变,因此需要对摄像机进行标定,通过分析了摄像机系统的坐标系统,使用Matlab相机标定工具箱进行图像标定和畸变校正,并根据视觉点卤机的实际情况使用仿射变换来进行系统标定,将像素单位转换为实际毫米单位。(3)对槟榔内轮廓特征提取进行研究分析,针对采集的待点卤的槟榔图像进行了图像预处理、阈值分割、区域生长法、图像形态学、图像位运算、Retinex图像增强等操作得到槟榔内腔图像,分析了几种边缘检测的方法的基本原理和实际效果,确定了其中一种边缘检测方法作为槟榔内轮廓提取的实现方法。(4)针对槟榔内轮廓的形状,研究最小二乘椭圆拟合法来获取点卤点位方式,分析了点卤点位的不同情况下的点卤方式。基于VS平台设计了视觉点卤软件系统,通过实验验证了本文提出的轮廓提取和点卤点位确定算法的可靠性。
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