專利名稱：面粉麩星自動檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面粉麩星的自動檢測裝置，尤其是一種放置于面粉生產(chǎn)線上的，或者面粉廠質(zhì)量監(jiān)測室內(nèi)的，用于面粉麩星的實時或快速自動裝置。
背景技術(shù)：
面粉麩星是指成品面粉中可見的(用肉眼能識別的)顏色明顯黑于面粉的斑點， 其主要成分是小麥加工面粉過程中未分離出去的小麥麩皮，也有未清理干凈的蕎麥皮、草 籽皮，甚至還有大小、比重與小麥相近的黑石塊、煤渣等。面粉麩星的單個大小和數(shù)量多少 不但影響面粉的純度與白度，也將影響面粉生產(chǎn)工藝過程其他相關(guān)指標(biāo)如出粉率、粉中含 麩率、面粉等級等。更可衡量面粉生產(chǎn)過程中清理是否干凈、磨粉機搭配調(diào)整是否得當(dāng)、篩 理匹配是否合理等。從中還可得出小麥制粉工藝及設(shè)備是否先進、操作是否合理等。由于 我國的面粉食用是以蒸煮為主，消費者也十分在意面粉麩星的單個大小和數(shù)量多少。面粉 中麩星的含量多少是面粉質(zhì)量等級評定的一個重要指標(biāo)，也是反映面粉生產(chǎn)工藝水平的重 要指標(biāo)。由于面粉麩星的面積雖然小、數(shù)量多，在白色的面粉中十分明顯，特別是在蒸好的 饅頭中更是清晰可見，但我們卻很難將其準(zhǔn)確數(shù)量化。我們只能評價哪種面粉的麩星(如 特一粉、特二粉、標(biāo)準(zhǔn)粉)高中低、多和少，至于高是多少、低是多少都很難將其準(zhǔn)確定量表 述。全國各地的面粉廠和面粉檢驗機構(gòu)都是用國家糧食檢驗方面的專家每年(或半年) 憑感官評出(只有面粉麩星憑感官，其他參數(shù)都有國家標(biāo)準(zhǔn)、檢驗方法、檢驗設(shè)備等詳細要 求)的等級面粉小樣與要檢驗的面粉進行比較，給出某種面粉麩星是否超標(biāo)而定該面粉的 質(zhì)量和等級，速度慢、誤差較大。“面粉麩星自動檢測裝置”是基于計算機視覺技術(shù)的實時、快速、自動檢測面粉麩 星含量的儀器?？捎糜诿娣凵a(chǎn)企業(yè)的在線監(jiān)測，使其能實時監(jiān)測面粉生產(chǎn)情況，同時也可 以做為面粉檢測機構(gòu)的檢測儀器，用于檢測送檢面粉樣品的麩星含量。麩星的識別和測量是建立在數(shù)字圖像處理和模式識別相關(guān)理論基礎(chǔ)上的。用攝像 頭實時或快速拍攝面粉圖像，面粉圖像經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)碼圖片送入計算機，經(jīng)過面 粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)計算出面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉中各個 麩星的大小等。面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)算法主要包括面粉圖像的預(yù)處理和麩 星的識別與測量算法。圖像的預(yù)處理中首先將CCD攝像頭采集的RGB真彩色面粉麩星圖像 轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后采用了中值濾波、高斯濾波、形態(tài)學(xué)濾波、拉普拉斯銳化、邊緣檢測等 算法對圖像處理的影響，最終采用高斯平滑濾波加上拉普拉斯銳化的處理算法。在預(yù)處理 的基礎(chǔ)上對圖像中的麩星進行檢測，采用包括投影法，差影法、模板匹配法、線性判別法、K 均值聚類法等各種方法。最后借鑒閾值分割和模板匹配法的思路，利用麩星與面粉灰度值 不同的特點，采用將面粉圖像分成多個小塊的方法，對單個小塊計算灰度值求得圖像的最 佳閾值，計算圖像中麩星的數(shù)目和大小。在此基礎(chǔ)上，對圖像進行對比度分析，完成麩星相 關(guān)信息獲取工作，在顯示設(shè)備上顯示獲得的數(shù)據(jù)，完成了麩星的定量檢測工作。
該系統(tǒng)主要從三個方面檢測面粉的質(zhì)量面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比 例、面粉中各個麩星的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決實時或快速定量檢測面粉中的麩星含量的問題，提供一種 直接顯示面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉中各個麩星的大小的裝置，讓面粉 廠隨時掌握面粉質(zhì)量情況、生產(chǎn)工藝、設(shè)備及操作是否正常等。同時也可用于面粉廠質(zhì)量監(jiān) 測室或面粉質(zhì)量檢測機構(gòu)快速檢測面粉麩星含量。
本發(fā)明是采用如下方案實現(xiàn)的用攝像頭實時或快速拍攝面粉圖像，為了使拍攝 面粉圖像不受其他光線影響，攝像頭前自配LED圖像采集照明燈，面粉圖像經(jīng)嵌入式圖像 采集卡(板卡符合PC/104-PLUS標(biāo)準(zhǔn)，尺寸為90*96毫米)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼圖片送入3. 5英寸 單板工業(yè)控制計算機，經(jīng)過面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)計算出面粉中麩星的數(shù)目、麩星 所占面粉的比例、面粉中各個麩星的大小等。面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)算法主 要包括面粉圖像的預(yù)處理和麩星的識別與測量算法。圖像的預(yù)處理中首先將CCD攝像頭采 集的RGB真彩色面粉麩星圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后采用了中值濾波、高斯濾波、形態(tài)學(xué)濾 波、拉普拉斯銳化、邊緣檢測等算法對圖像處理的影響，最終采用高斯平滑濾波加上拉普拉 斯銳化的處理算法。在預(yù)處理的基礎(chǔ)上對圖像中的麩星進行檢測，采用包括投影法，差影 法、模板匹配法、線性判別法、K均值聚類法等各種方法。最后借鑒閾值分割和模板匹配法 的思路，利用麩星與面粉灰度值不同的特點，采用將面粉圖像分成多個小塊的方法，對單個 小塊計算灰度值求得圖像的最佳閾值，計算圖像中麩星的數(shù)目和大小。在此基礎(chǔ)上，對圖像 進行對比度分析，完成麩星相關(guān)信息獲取工作，在液晶顯示屏上顯示獲得的數(shù)據(jù)，如面粉中 麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉中各個麩星的大小，最終完成了麩星的定量檢測工 作，同時也可由打印機輸出這些數(shù)據(jù)。參數(shù)設(shè)置和功能操作均在觸摸屏上實現(xiàn)。上述攝像頭采用50-150萬像素工業(yè)攝像頭，20-50幀/秒，最低照度為1LUX， 8-16mm手動鏡頭，固定光圈，DC12V供電，視頻輸出。上述LED圖像采集照明燈為可調(diào)亮度的4LED白光燈，LED為大光斑(散光)型， 位于攝像頭前的鏡頭后，為攝像頭提供5-50LUX的泛光照明。上述嵌入式圖像采集卡尺寸為90x 96毫米，插疊使用時兩板間距為15毫米，有 104針I(yè)SA總線和120針PCI總線，接口符合PC/104-PLUS標(biāo)準(zhǔn)，有雙路視頻和音頻輸入，圖 像采采集速度25幀/秒，最高精度為768x 576?？稍赪indows和Linux運行。上述3. 5英寸單板工業(yè)控制計算機采用AMD LX800CPU,采用VIACLE266+VT8235芯 片組設(shè)計。板載256MB內(nèi)存，提供一個DDR SO-DIMM插槽，支持DDR266/200 (PC2100/1600) 內(nèi)存，最大容量達512MB。采用AC97音頻芯片，支持AC97音頻解碼和兼容AC972. 1，提 供 1 個板載 10MBaseT/100MBase TX 網(wǎng)卡，支持?jǐn)U展的 USB2. 0 (Universal Serial Bus Specification Revision 2. 0)，USB2. 0提供比USB 1. 1更高的帶寬。該主板集成了一整 套的1/0端口，包括一個MINI IDE接口，一個CF插槽，一個PC104+接口，鍵盤和鼠標(biāo)輸入 端口，四個串行端口，一個并行端口，一個LVDS 24-bit IXD端口、一個Digital 10端口、一 個FIR紅外端口和兩個USB端口，集成AGP顯示卡內(nèi)建AGP4X高效能圖形加速卡共享顯存 16/32/64MB, LCD最大分辨率1024x768，CRT最大分辨率1400x1050。該主板為8層印刷電路板，采用AT電源，單5V供電，主板尺寸為165mm χ 115mm χ 34mm。上述液晶顯示屏為6. 4或8. 1英寸雙燈高亮工業(yè)彩色液晶屏，接口方式LVDS?？?在戶外陽光直射下清晰顯示圖象，顯示屏亮度可以達到1200nits，可在-20°C到+60°C的環(huán) 境下正常工作，顯示器外殼采用鋁合金，牢固輕便，屏嵌入防暴強化玻璃，具有表面防水功 能，屏處于全密封的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。分辨率為640x 480。上述觸摸屏類型為八線模擬電阻式，分辨率4096x 4096，響應(yīng)時間< 10ms，表面 硬度3H，點擊壽命250克力度，1000萬次，筆劃壽命250克力度，100萬次，透光率81 %以上， 通訊端口 USB接口。上述打印機為用戶選配微型打印機，可配TP-P0S58G、ZQ AB220K、EPS0NTM220等通 用串口打印機。本發(fā)明的效果是實時或快速檢測面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉 中各個麩星的大小。為面粉廠質(zhì)量監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量或面粉質(zhì)量檢測機構(gòu)快速檢測面粉麩星含 量提供依據(jù)。


圖1為本發(fā)明面粉麩星自動檢測裝置的系統(tǒng)方框圖；圖2為本發(fā)明面粉麩星自動檢測裝置嵌入式圖像采集卡方框3為本發(fā)明面粉麩星自動檢測裝置3. 5英寸單板工業(yè)控制計算機示意圖；圖4為本發(fā)明的攝像頭與LED圖像采集照明燈安裝示意圖。對各幅附圖中的標(biāo)號說明如下1-面粉鉸龍或面粉樣品；2-攝像頭；3-可調(diào)亮度的LED圖像采集照明燈；4_嵌入 式圖像采集卡；5-3. 5英寸單板工業(yè)控制計算機；6-面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)；7-液 晶顯示屏；8-觸摸屏；9-打印機；10-透明玻璃；11-攝像頭鏡頭；12-LED圖像采集照明燈 亮度控制器。
具體實施方案下面根據(jù)附圖對本面粉麩星自動檢測裝置的具體內(nèi)容做詳細介紹。如圖1中所示，用攝像頭3通過透明玻璃10實時或快速拍攝面粉鉸龍或面粉 樣品1形成面粉圖像，為了使拍攝面粉圖像不受其他光線影響，攝像頭前自配帶有LED 圖像采集照明燈亮度控制器12的LED圖像采集照明燈3，面粉圖像經(jīng)尺寸為90x 96毫 米、插疊使用時兩板間距為15毫米、有104針I(yè)SA總線和120針PCI總線、接口符合 PC/104-PLUS標(biāo)準(zhǔn)、有雙路視頻和音頻輸入、圖像采采集速度25幀/秒，最高精度為768x 576、可在Windows和Linux運行的嵌入式圖像采集卡4轉(zhuǎn)換成數(shù)碼圖片送入采用AMD LX800CPU、采用 VIA CLE266+VT8235 芯片組設(shè)計、板載 256MB 內(nèi)存、提供一個 DDR SO-DIMM 插槽、支持DDR266/200(PC2100/1600)內(nèi)存、最大容量達512MB、采用AC97音頻芯片、支 持AC97音頻解碼和兼容AC972. 1、提供1個板載10MBaseT/100MBase TX網(wǎng)卡、支持?jǐn)U展 的 USB2. 0 (Universal Serial Bus Specification Revision 2. 0)、該主板集成了一整套 的1/0端口、包括一個MINI IDE接口、一個CF插槽、一個PC104+接口、鍵盤和鼠標(biāo)輸入端 口、四個串行端口、一個并行端口、一個LVDS 24-bit LCD端口、一個Digital 10端口、一個FIR紅外端口和兩個USB端口、集成AGP顯示卡內(nèi)建AGP4X高效能圖形加速卡共享顯存16/32/64MB、LCD最大分辨率1024x768、CRT最大分辨率1400x1050、該主板為8層印刷電路 板、采用AT電源、單5V供電、主板尺寸為165mm χ 115mm χ 34mm的3. 5英寸單板工業(yè)控 制計算機5，經(jīng)過面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)6計算出面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉 的比例、面粉中各個麩星的大小等。面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)算法主要包括面 粉圖像的預(yù)處理和麩星的識別與測量算法。圖像的預(yù)處理中首先將CCD攝像頭采集的RGB 真彩色面粉麩星圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后采用了中值濾波、高斯濾波、形態(tài)學(xué)濾波、拉普 拉斯銳化、邊緣檢測等算法對圖像處理的影響，最終采用高斯平滑濾波加上拉普拉斯銳化 的處理算法。在預(yù)處理的基礎(chǔ)上對圖像中的麩星進行檢測，采用包括投影法，差影法、模板 匹配法、線性判別法、K均值聚類法等各種方法。最后借鑒閾值分割和模板匹配法的思路， 利用麩星與面粉灰度值不同的特點，采用將面粉圖像分成多個小塊的方法，對單個小塊計 算灰度值求得圖像的最佳閾值，計算圖像中麩星的數(shù)目和大小。在此基礎(chǔ)上，對圖像進行對 比度分析，完成麩星相關(guān)信息獲取工作，在6. 4或8. 1英寸雙燈高亮工業(yè)彩色液晶屏、接口 方式LVDS、可在戶外陽光直射下清晰顯示圖象、顯示屏亮度可以達到1200nits、可在_20°C 到+60°C的環(huán)境下正常工作、顯示器外殼采用鋁合金、牢固輕便、屏嵌入防暴強化玻璃、具有 表面防水功能、屏處于全密封的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、分辨率為640x 480的液晶顯示屏7上顯示獲得 的數(shù)據(jù)，如面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉中各個麩星的大小，最終完成了 麩星的定量檢測工作，同時也可由打印機9輸出這些數(shù)據(jù)。參數(shù)設(shè)置和功能操作均在八線 模擬電阻式、分辨率4096x 4096、響應(yīng)時間< IOms、表面硬度3H、點擊壽命250克力度、1000 萬次、筆劃壽命250克力度、100萬次、透光率81%以上、通訊端口 USB接口的觸摸屏8上實 現(xiàn)。圖2為本發(fā)明面粉麩星自動檢測裝置嵌入式圖像采集卡方框3為本發(fā)明面粉麩星自動檢測裝置3. 5英寸單板工業(yè)控制計算機示意圖；如圖4所示，LED圖像采集照明燈亮度控制通過LED圖像采集照明燈亮度控制器 12調(diào)節(jié)4個LED白光燈的亮度，LED為大光斑(散光)型，位于攝像頭前鏡頭后，為攝像頭 提供亮度可調(diào)的泛光照明。
權(quán)利要求
面粉麩星自動檢測裝置，其特征在于它包括一個用攝像頭(3)通過透明玻璃(10)實時或快速拍攝面粉鉸龍或面粉樣品(1)形成面粉圖像，攝像頭前自配帶有LED圖像采集照明燈亮度控制器(12)的LED圖像采集照明燈(3)，面粉圖像經(jīng)嵌入式圖像采集卡(4)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼圖片送入3.5英寸單板工業(yè)控制計算機(5)，經(jīng)過面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)(6)計算出面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉中各個麩星的大小等，在6.4或8.1英寸雙燈高亮工業(yè)彩色液晶屏(7)上顯示獲得的數(shù)據(jù)，同時也可由打印機(9)輸出這些數(shù)據(jù)。參數(shù)設(shè)置和功能操作均在觸摸屏(8)上實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面粉麩星自動檢測裝置，其特點是它包括一個嵌入式圖像 采集卡(4)，嵌入式圖像采集卡(4)為尺寸90x96毫米、插疊使用時兩板間距為15毫米、有 104針I(yè)SA總線和120針PCI總線、接口符合PC/104-PLUS標(biāo)準(zhǔn)、有雙路視頻和音頻輸入、圖 像采采集速度25幀/秒、最高精度為768x576、可在Windows和Linux運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面粉麩星自動檢測裝置，其特點是它包括一個3.5英 寸單板工業(yè)控制計算機(5)，3. 5英寸單板工業(yè)控制計算機(5)采用AMDLX800CPU、采 用VIA CLE266+VT8235芯片組設(shè)計、板載256MB內(nèi)存、提供一個DDR SO-DIMM插槽、支 持DDR266/200 (PC2100/1600)內(nèi)存、最大容量達512MB、采用AC97音頻芯片、支持AC97 音頻解碼和兼容AC972. 1、提供1個板載lOMBaseT/MlOOBase TX 網(wǎng)卡、支持?jǐn)U展的 USB2. 0 (Universal Serial BusSpecification Revision 2· 0)、該主板集成了一整套的 1/0端口、包括一個MINI IDE接口、一個CF插槽、一個PC104+接口、鍵盤和鼠標(biāo)輸入端 口、四個串行端口、一個并行端口、一個LVDS 24-bit LCD端口、一個Digital 10端口、一 個FIR紅外端口和兩個USB端口、集成AGP顯示卡內(nèi)建AGP4X高效能圖形加速卡共享顯存 16/32/64MB、LCD最大分辨率1024x768、RT最大分辨率1400x1050。該主板為8層印刷電路 板，采用AT電源，單5V供電，主板尺寸為165mmxll5mmx34mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面粉麩星自動檢測裝置，其特點是它包括一個液晶顯示屏(7)，液晶顯示屏(7)為6.4或8.1英寸雙燈高亮工業(yè)彩色液晶屏、接口方式LVDS、可在戶 外陽光直射下清晰顯示圖象、可在-20°C到+60°C的環(huán)境下正常工作、顯示器外殼采用鋁合 金、牢固輕便、屏嵌入防暴強化玻璃、具有表面防水功能、屏處于全密封的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、分辨率 為 640x480。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面粉麩星自動檢測裝置，其特點是它包括一個觸摸屏(8)， 觸摸屏(8)為八線模擬電阻式、分辨率4096x 4096、響應(yīng)時間< 10ms、表面硬度3H、點擊壽 命250克力度、1000萬次、筆劃壽命250克力度、100萬次、透光率81 %以上、通訊端口 USB接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面粉麩星自動檢測裝置，其特點是它包括一個面粉麩星識 別與計算軟件系統(tǒng)(6)，粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)(6)的實現(xiàn)算法為面粉圖像的預(yù)處理 和麩星的識別與測量算法。圖像的預(yù)處理中首先將CCD攝像頭采集的RGB真彩色面粉麩星 圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后采用中值濾波，形態(tài)學(xué)濾波，拉普拉斯銳化，邊緣檢測等算法對 圖像去噪、反白、突出處理，采用高斯平滑濾波加上拉普拉斯銳化的處理算法對圖像中的麩 星進行檢測，采用投影法，差影法、模板匹配法、線性判別法、K均值聚類法、閾值分割和模板 匹配法，利用麩星與面粉灰度值不同的特點，采用將面粉圖像分成多個小塊的方法，對單個 小塊計算灰度值求得圖像的最佳閾值，計算圖像中麩星的數(shù)目和大小。在此基礎(chǔ)上，對圖像進行對比度分析，計算出面粉中 麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉中各個麩星面積的 大小等。
全文摘要
一種基于計算機視覺技術(shù)的實時、快速、自動檢測面粉麩星含量的儀器。用攝像頭實時或快速拍攝面粉圖像，面粉圖像經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)碼圖片送入計算機，經(jīng)過面粉麩星識別與計算軟件系統(tǒng)計算出面粉中麩星的數(shù)目、麩星所占面粉的比例、面粉中各個麩星的大小等?？捎糜诿娣凵a(chǎn)企業(yè)的在線監(jiān)測，使其能實時監(jiān)測面粉生產(chǎn)情況，同時也可以做為面粉檢測機構(gòu)的檢測儀器，用于檢測送檢面粉樣品的麩星含量。為面粉廠質(zhì)量監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量或面粉質(zhì)量檢測機構(gòu)快速檢測面粉麩星含量提供依據(jù)。
文檔編號G06T5/00GK101819158SQ20101012634
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者李同強 申請人:浙江工商大學(xué)