自然界中生長(zhǎng)的蘋(píng)果、西紅柿等水果蔬菜，并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)果實(shí)在形態(tài)、成熟度、光學(xué)質(zhì)量、重量和損傷程度方面都各部相同。如果這些能夠表征質(zhì)量的特征能被更精確地測(cè)量，那么它們就能實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化地營(yíng)銷。從食品市場(chǎng)到折價(jià)零售商，再到加工業(yè)，對(duì)質(zhì)量的要求不同，價(jià)格也高低不一。因此，如何精確分類，確保水果蔬菜不低價(jià)銷售給錯(cuò)誤的顧客是生產(chǎn)商最感興趣的經(jīng)濟(jì)手段。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)使水果蔬菜自動(dòng)化分類成為可能。

水果的品質(zhì)與價(jià)格取決于其自身的特點(diǎn)，如大小、重量、顏色以及表里的損壞程度。除大小和重量外，顏色和表面特征在果脯市場(chǎng)中扮演著重要角色。通常，由于果實(shí)水分多且含糖量高，果皮與果肉容易分離。因而果脯表面容易產(chǎn)生氣泡。這些氣泡不僅會(huì)影響果脯的口感，也影響其外表美觀。這些因素都會(huì)降低果脯的價(jià)值。

來(lái)自以色列的兩家機(jī)械制造商Com-N-Sense和Lugo Engineering，聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一套能通過(guò)光學(xué)方式檢測(cè)單個(gè)水果并將其分類的自動(dòng)化質(zhì)檢分類系統(tǒng)。

1、質(zhì)檢前的第一個(gè)挑戰(zhàn)：送入系統(tǒng)

棗子是地中海地區(qū)重要的膳食組成部分。當(dāng)?shù)貤椬悠贩N繁多，其中一種椰棗（Madjoul），個(gè)頭大，肉質(zhì)多，頗受人們的喜愛(ài)。棗子主要生長(zhǎng)在中東地區(qū)，并在中東加工和販賣。“椰棗并不容易加工，”Com-N-Sense公司總經(jīng)理Lirian Shahar說(shuō)，“相比于其他水果，它們個(gè)頭小，且每個(gè)果實(shí)大小不一，表面又有些粘。所以豐收后，它們通常都成塊粘在一起。”因此在它們被檢測(cè)前，需要有個(gè)可行性的方法把它們送入系統(tǒng)。為了能將粘粘的椰棗一個(gè)個(gè)分開(kāi)，Com-N-Sense和Lugo 聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新處理過(guò)程。松散的果實(shí)被送入一個(gè)震動(dòng)的、且表面覆蓋V型槽的運(yùn)輸器。運(yùn)輸器的震動(dòng)使得果實(shí)一個(gè)個(gè)分開(kāi)，并使它們?cè)诓凵铣尚信帕?。接下?lái)，椰棗便被送入一個(gè)由兩根平行聚酯線組成的傳輸系統(tǒng)。椰棗放在兩根線之間，防止它們?cè)谶\(yùn)輸和檢測(cè)過(guò)程中移動(dòng)。四條平行的傳輸系統(tǒng)以每秒6個(gè)椰棗的速度將它們移送到檢測(cè)站，在檢測(cè)站中以每秒24個(gè)椰棗的速度進(jìn)行檢測(cè)。

2、機(jī)器視覺(jué)成像系統(tǒng)每分鐘捕獲1400幅圖像

每個(gè)通過(guò)檢測(cè)站的傳輸系統(tǒng)都包含一個(gè)觸發(fā)傳感器、一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)和照明裝置。在四條傳輸系統(tǒng)的上方，分別安裝有Allied Vision Technologies公司的 一臺(tái)Prosilica GC 1290C彩色相機(jī)，每臺(tái)相機(jī)與一盞直徑為10cm的穹頂燈相連，為椰棗提供均勻的白光照明。均勻的白光照明至關(guān)重要，因?yàn)闄z測(cè)是以彩色分析為基礎(chǔ)的。當(dāng)每個(gè)椰棗經(jīng)過(guò)光傳感器時(shí)，便觸發(fā)相機(jī)與照明裝置。AVT Prosilica GC 1290C 相機(jī)配有GigE視覺(jué)接口，結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用。該相機(jī)配備了索尼（ICX445）高靈敏度彩色傳感器，其運(yùn)用索尼EXview HAD CCD技術(shù)，具備卓越的成像質(zhì)量。Prosilica GC1290C相機(jī)在全分辨率模式（120萬(wàn)像素）下，每秒可捕獲多達(dá)32幅圖像。隨后，捕獲到的圖像通過(guò)相機(jī)的“千兆以太網(wǎng)接口”（GiGE 視覺(jué)接口）傳輸?shù)?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/1247/" target="_blank">電腦主機(jī)。圖像傳輸?shù)街鳈C(jī)后，使用Com-N-Sense公司用OpenCV為該應(yīng)用特別開(kāi)發(fā)的成像軟件，進(jìn)行圖像分析。“椰棗首先從背景中被區(qū)分出來(lái)，”Shahar解釋說(shuō)，“鮮綠的聚酯線和紅棕色椰棗之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈色差，成功實(shí)現(xiàn)了這步處理?！苯酉聛?lái)，RGB數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成HSI色彩-空間格式，以便進(jìn)行色彩分析。外表皮的氣泡會(huì)呈現(xiàn)較淺的顏色。通過(guò)這種方法，便可以確定數(shù)量、大小以及氣泡的形成。如果椰棗中存在太多氣泡，并且超出了設(shè)定的限度閾值，該枚椰棗便會(huì)用壓縮空氣被挑出來(lái)。篩選標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)顧客對(duì)質(zhì)量的需求定義。同時(shí)，系統(tǒng)還可設(shè)定不同的分類，如待處理的產(chǎn)品、零售產(chǎn)品等。

3、機(jī)器視覺(jué)分類揀選新功能：水分測(cè)量

Com-N-Sense和Lugo Engineering公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的這套系統(tǒng)已經(jīng)在以色列成功投入使用，并且該系統(tǒng)又獲得了進(jìn)一步改善。Lirian Shahar打算提供一種新的特殊功能：果實(shí)內(nèi)部的水分測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)這種新功能，在測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)每個(gè)椰棗稱重?！斑\(yùn)用圖像數(shù)據(jù)，我們可以估計(jì)出椰棗的大小，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出它們的體積。根據(jù)體積與重量之間的關(guān)系，我們可以推算出每個(gè)椰棗中含有的水分，也即單個(gè)椰棗中含有多少汁水。對(duì)于我們的客戶來(lái)講，這是一項(xiàng)非常重要的質(zhì)量特征。利用我們的新一代檢測(cè)系統(tǒng)，客戶就可以實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)特征的檢測(cè)了?！?/p>

4、機(jī)械視覺(jué)技術(shù)使水果蔬菜自動(dòng)化分類成為可能

自然界中生長(zhǎng)的蘋(píng)果、西紅柿等水果蔬菜，并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)果實(shí)在形態(tài)、成熟度、光學(xué)質(zhì)量、重量和損傷程度方面都各部相同。如果這些能夠表征質(zhì)量的特征能被更精確地測(cè)量，那么它們就能實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化地營(yíng)銷。從食品市場(chǎng)到折價(jià)零售商，再到加工業(yè)，對(duì)質(zhì)量的要求不同，價(jià)格也高低不一。因此，如何精確分類，確保水果蔬菜不低價(jià)銷售給錯(cuò)誤的顧客是生產(chǎn)商最感興趣的經(jīng)濟(jì)手段。