基于图像处理的水果品级筛选技术研究

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对水果的大小级别进行筛选是水果采摘后进行加工必不可少的一个环节,以往方法是人工进行筛选,这种方式的缺点是:效率低、筛选精度差、对水果会造成伤害,采用图像处理技术对水果进行大小筛选,可以使被测物体本身达到没有损害、分级精度高、处理效率高等优点。本文针对苹果级别的筛选作为研究内容,以机器视觉技术和图像处理技术结合FPGA设计了一套基于图像处理的水果级别筛选的系统。通过对传统的水果级别判断方法的研究,发现单独采用计算机实现水果级别的筛选有时间长、成本高、速度慢,同时设备庞大不宜携带等不足。考虑到图像处理技术的广泛使用及FPGA的速度快、并行工作、资源多等优势,本文设计了选用FPGA作为核心处理芯片结合图像处理技术实现对被测物体图像信息的收集、数据的存储和图像信息的算法实现,从而完成系统硬件的设计方案。对于苹果直径大小的级别筛选设计,通过对传统水果大小的判断方法的分析和总结,本文设计了一套智能化的筛选系统。该系统的功能是:首先,在上位机应用界面设定好筛选的级别参数,通过串口将参数信息发送给FPGA控制器,然后FPGA对采集的数据进行图像算法处理后获得被测目标的边缘像素数值与设定的级别参数比较,如果符合设定的参数范围,FPGA就会给步进电机发送一个启动信号,最后,电机对苹果进行筛选,同时FPGA把判断结果传输给上位机应用程序进行显示,从而实现苹果大小的筛选功能。对苹果实施颜色的级别区分时,采用Verilog HDL语言完成HSI算法的设计。系统硬件设计主要有图像采集电路、SDRAM存储电路、VGA驱动电路和步进电机驱动。本系统用FPGA作为下位机的处理器,用Verilog HDL编程语言编写各个电路的驱动程序。为了节省图像算法的处理时间,同时结合FPGA并行处理的优势,在对图像采集信息进行处理时,应用了中值滤波算法和sobel边缘检测算法,从而节省了图像信息的处理时间;上位机设计使用VC6.0软件,设计应用界面程序实现参数下发和数据收集的功能。本文通过对测试系统进行调试,对实验数据进行分析,该系统能够对苹果的大小进行测试,本系统基本上能够满足设计要求。
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