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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
叶建华 刘贯飞 刘柏林 罗奋翔 韦铁平 林记宗
【目的】破竹分片是影响竹材出材率的重要基础工序。针对竹段的直径大小跨度大、壁厚不等、圆度不一的个体化特性，提出基于机器视觉的智能分片方法，以提高竹材的出材率。【方法】基于竹段的天然特性和破竹工艺要求，以竹段的真实截面轮廓为基础，以刀盘可分片的数量为约束，建立出材率计算模型。通过工业相机采集竹段的截面图像，在Canny算子的基础上引入多尺度细节增强算法来消除竹材图像内、外径间的干扰信息，并通过融合迭代阈值与梯度直方图分析法自适应获取双阈值，以提升竹段截面轮廓提取的鲁棒性。采用边界排序生长算法快速计算剖分竹片的最大内接矩形。在智能破竹机上开展生产试验验证。【结果】改进的轮廓提取算法，有效去除了竹材截面图像的伪边缘特征，能获得完整的边缘轮廓特征，计算获得的竹材内外径与真实尺寸的平均误差为0.9%。同一随机剖分角度下，本研究方法计算的出料率与最大出材率相比平均偏差为1.3%，小于圆模型的6.3%和椭圆模型的1.6%。通过生产试验，验证了基于机器视觉的破竹机智能分片系统的出材率平均可达73%，高于传统破竹机出材率。【结论】设计的基于机器视觉的智能分片系统，能快速获取竹段的真实截面轮廓，精准确定剖分份数，有效提高了竹材的利用率。
关键词：
机器视觉 竹材剖分 智能破竹 竹轮廓提取
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
封玉搏 赵晓顺 范晓飞 田瑞涛 刘景艳 孙磊
针对目前市场上种子分选装置多以传统机械式、半自动式为主，智能化程度不高、分拣准确率较低的问题，基于机器视觉技术设计一种智能种子分选机，主要由传输系统、供料系统、图像采集系统、种子筛选系统和控制系统五大部分构成。以‘郑丹958’玉米种子为研究对象，以种子气流下斜抛的水平距离和传送带传输速度为寻优条件进行试验，确定最优气泵压力值和控制器脉冲频率。对960个种子样本（优质、劣质种子分别为824和136个）通过目标检测模型进行质量识别，判别种子质量，对种子状态进行标注框选和坐标记录。使用PLC(SIMATIC S7-200 CN,CPU224XP)分选模块控制直动式电磁阀组，对种子进行分选试验。结果表明：1）最优组合气泵压力值为0.3 MPa，控制器脉冲频率为3 175 Hz。2）优质、劣质种子识别率分别为93.69%和91.91%，种子分选率为89.6%。该分选机能够有效满足种子分选要求。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李寿杰 宋华军 兴雷 李郑 刘东凯
设计了一种基于机器视觉和步进电机快速控制系统的气冰球机器人实验教学系统。该系统利用高速摄像头对气冰球的运动图像进行采集和透视变换,对变换后的图像使用HSV颜色阈值分割,利用去噪点、Hough变换轮廓检测等算法得到气冰球的中心坐标。为了控制机械臂对气冰球的撞击,并减少系统响应时间、提高反应速度,使用轨迹预测和碰撞分析算法对气冰球的运动轨迹进行了建模。还针对步进电机丢步问题,提出了位置矫正算法。最后,对气冰球机器人的反应速度和轨迹预测精度进行了分析。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邱钊鹏 邱利军 陈春先 辛义
对室内移动机器人的定位导航系统进行了改进设计。基于机器人操作系统(ROS)开发平台,应用树莓派控制器进行平台控制,采用激光雷达进行环境信息收集,开发了一种拥有路径规划等多种功能的软件算法。仿真结果说明该系统所构建的环境地图可以达到很高的精度,并且可以进行模块化开发和拓展,降低开发难度及费用。
关键词：
移动机器人 导航系统 开发平台 仿真验证
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
罗晶 陈金海 彭志轩 李杰 伍万能 周广兵
针对工业机器人成本高、开源性差和维护困难等问题，设计了一种基于机器视觉的机器人抓取实验系统。该系统利用机器视觉、深度学习和路径规划等技术对目标工件进行识别、定位，并完成抓取任务。机器人系统在结构设计上采用串联结构，利用无刷直流电机作为机器人关节的驱动机构。为了解决工件识别与定位问题，利用Pytorch框架下的深度学习模型，对工件图像进行处理，并利用YOLOV3算法对工件进行识别；基于机器人操作系统（ROS）实现机器人6自由度的运动学求解与运动规划；完成了系统总体与软硬件设计，并验证了机器人抓取试验系统的有效性。该系统具有成本低、灵活性好和高可靠性等优点，软硬件完全开源，便于日常实验和教学，提升了学生的动手能力和创新能力。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李超 吕宪伟 涂文俊 张怡卓
设计一种集实木传送、图像定位与采集、实木板材表面识别与分选的智能系统，系统通过传送带运送实木板材，ＣＣＤ摄像头获取板材图像，在触摸屏工控机ＴＰＣ７００－９１９０Ｔ上应用ＭＦＣ与ＯＰｅｎ ＣＶ编写分选程序对板材图像进行分析，识别结果通过ＳＴＭ３２单片机控制电磁阀完成实木板材的分类。在图像定位与识别算法中，采用积分投影算法确定板材边界，动态采集板材表面图像；在颜色分类方面，利用Ｌ＊ａ＊ｂ＊空间颜色分量的均值、方差和斜度３个低阶矩表达颜色；在缺陷检测方面，提出了基于纹理填充的缺陷分割方法，通过获取纹理掩膜图像，然后利用板材背景颜色淡化纹理，最后应用加权阈值法完成缺陷分割，分割后计算缺陷面积、边缘灰度．．．
[期刊] 华中农业大学学报(自然科学版)
[作者]
艾正茂 谭鹤群 万鹏
针对现有鱼体定向整理装置工作环境嘈杂，工作稳定性差的问题，本研究设计了一种基于机器视觉的鱼体定向整理装置。采用卷积神经网络Resnet-18对鱼体头尾朝向进行识别，采用图像处理的方法提取鱼体轮廓并进行网格划分，通过比较灰度值大小判断鱼体的腹背朝向。当检测到鱼体尾部朝前时，气缸推杆将其推出剔除，实现鱼体头尾定向；当鱼体头部朝前时，由图像处理判断鱼体的腹背朝向，然后气缸推杆将其推送至限位板边缘，使其腹部靠边，在惯性作用下落入W型滑槽装置完成鱼体腹背定向。利用分离装置将鱼体逐条分开，并以日本鲭（Scomber japonicus）为试验对象进行样机试验。试验结果表明，鱼体定向整理成功率为93.3%，算法平均识别时间为0.038 s，平均每条鱼的定向整理时间为3.725 s，理论上鱼体定向整理的效率可达到15～16尾/min，满足鱼体定向整理的生产要求。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李明枫 贺晓莹 陆佳琪 梁波波 张朋 韦友锋
针对机器视觉和机器人技术设备分散和功能单一等问题,开发设计了基于机器视觉的机器人智能分拣综合实验平台。将机电传动控制、气动控制、工程光学、图像处理技术、机器人控制技术等有机融合,可开设物料传送装置拆装测绘、光学图像采集系统搭建、单片机控制系统设计、真空吸附搬运分拣气动回路设计、手眼标定与形状匹配图像处理、机器人操作控制、上位机软件开发等实验。该实验平台体现了教学设备的先进性和创新性,有利于提高学生的工程实践和创新能力。
关键词：
智能分拣 实验平台 机器视觉 机器人
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
宋华军 武田凯 陈子维
该文设计了一种基于机器视觉技术的油管涂漆识别系统，系统主要包括视觉采集设备与分选控制设备。识别算法首先采用背景差分法判断采集图像是否包含油管，然后对包含油管的图像使用HSV阈值法识别出是否包含涂漆。针对涂漆粘黏与脱落等异常情况，提出将欧氏距离与水平距离较短的连通域合并处理的方法综合判断涂漆类型。使用油管检修厂采集的真实数据集对算法进行测试，结果显示算法识别精度在99%以上，单张图像平均处理时间为43 ms，有效地实现了油管涂漆自动识别，系统适合在实际场景中部署应用。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
管昉立 徐爱俊
针对现有森林资源调查中立木胸径测量工作劳动强度大、效率低,先进设备操作复杂、成本高等问题,结合相机标定、三维重建、机器视觉和近景摄影测量等技术,探索基于智能手机与机器视觉技术的立木胸径测量方法。通过智能手机获取待测立木的图像信息,运用Lab颜色空间模型(Lab color model)和3×3算子对图像进行卷积运算,得到立木图像的视觉显著图;结合HSV颜色模型(色调H,饱和度S,明度V)中的H分量增强图像中立木树干部分的颜色对比度,通过图像分割算法识别并获取自然环境下的目标立木轮廓区域;通过一种改进的带有非线性畸变项的相机标定模型标定智能手机的相机内、外参数,并借助相机参数和二维图像信息进行三维世界坐标重建,从而实现树干1.3 m处胸径的测量。经验证,一定距离内胸径测量结果的相对误差小于2.50%。该方法测量精度较高,符合森林资源调查对胸径测量的精度要求,可应用于森林资源调查。
[期刊] 国际经贸探索
[作者]
唐宜红 顾丽华
当前新一轮科技革命和产业变革加速重构全球分工和竞争格局，智能制造作为新一代信息技术与制造技术深度融合的产物，是各国寻求出口增长新动能的重要选择之一。文章将智能制造视作一种技术拓展了引力模型，利用国际机器人联合会1993～2015年71个国家安装工业机器人的数据探究智能制造对出口的影响及其机制。研究发现智能制造能够显著提高出口水平，但是在不同国家、不同机器人功能和不同产品上智能制造对出口具有异质性影响。机制检验表明，智能制造通过提高劳动生产率和产品质量促进出口。文章认为一国应当利用智能制造培育出口竞争力，但是需要关注智能制造对出口的差异化影响，制定适应本国的智能制造战略。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
胡正方 向阳 熊瑛 林洁雯 李亚军
针对目前作物千粒质量测定中数粒耗时长、精度低、自动化程度低、不适应多品种计数等问题,基于机器视觉技术,设计了一种集称重和数粒为一体的千粒质量测量仪。测量仪主要由机架、摄像头、载物盘、称重传感器、控制器等部件组成。工作时,通过称重传感器获取种子质量,同时通过摄像头采集种子图像并上传到上位机进行图像分析处理,获取种子数量,最后通过自动计算获取种子千粒质量并将结果显示到软件界面,以便及时获取测量结果。为了实现种子图像中粘连种子的分割,获取精准的种子数量,首先通过去边框处理提取种子区域,再采用中值滤波、最大类间方差法和形态学运算对种子区域进行预处理,采用基于距离变换的分水岭算法分割图像,通过统计连通区域的数量获得种子数量。对油菜、玉米、水稻和黄豆种子分别进行100组数粒、称重和千粒质量的测定,结果表明,作物种子数粒误差均不大于1粒;称重准确率分别为99.86%、99.92%、99.86%、99.96%;千粒质量测定的准确率分别为99.93%、99.63%、99.61%、99.97%;测量1次作物千粒质量仅耗时约2 s。
关键词：
机器视觉 千粒质量测量仪 分水岭算法
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
白煜 李香萍 张雨菡
该文面向本科实践教学，以静态手势识别为目标，利用机器学习开发了机器视觉实验项目。在实验的算法设计部分，分别利用支持向量机和卷积神经网络实现了两种手势识别算法。文中详细介绍了两种手势识别算法的原理、特点和流程。在实验的算法验证部分，详细介绍了利用Python语言、编译环境和数据集实现算法仿真的方法。仿真结果显示，两种算法均可有效识别多种静态手势。该实验项目包括任务分析、算法设计、算法优化、编程实现、结果分析等环节。通过本实验的训练，有助于提升本科生在智能图像处理领域的实践能力。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
杨俊 万鹏 黄毓毅 朱明 谭鹤群 吴文锦 丁安子
针对目前国内淡水鱼鱼头加工装备缺乏、鱼头加工机械化程度低等问题，以鲢（Hypophthalmichthys molitrix）为研究对象，设计了基于机器视觉的鲢鱼头加工装置。鲢鱼头加工装置由鱼体输送装置、鱼体图像采集装置、鱼体翻转部件、立式夹持输送带、鱼头切割部件、鱼头剖切部件和装置控制系统等部分组成。鱼体图像采集装置获取输送装置上的鱼体图像，计算鱼头切割路径；鲢鱼体经鱼体翻转部件进入立式夹持输送带，在立式夹持输送带作用下向前移动；当鱼体到达鱼头切割位置，立式夹持输送带调整鱼体位置后停止，鱼头切割部件按照鱼头切割路径对鱼体进行切割后复位，立式夹持输送带带动鱼头继续前进；切割后的鱼头经过鱼头剖切部件将鱼头对半剖切。样机性能试验结果显示，鲢鱼头切割后，鱼体吻端分别至上切割点和下切割点的实际水平距离与预测水平距离的线性拟合的决定系数分别为0.911和0.985，均方根误差分别为6.31、2.61 mm；鱼头切割路径检测时间为（0.055±0.009） s，鱼头加工时间为（13.28±0.35） s，鱼头的外观评分为0.88±0.02，满足鲢鱼头加工的生产要求。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
胡正方 向阳 熊瑛 林洁雯 李亚军
针对目前作物千粒质量测定中数粒耗时长、精度低、自动化程度低、不适应多品种计数等问题,基于机器视觉技术,设计了一种集称重和数粒为一体的千粒质量测量仪。测量仪主要由机架、摄像头、载物盘、称重传感器、控制器等部件组成。工作时,通过称重传感器获取种子质量,同时通过摄像头采集种子图像并上传到上位机进行图像分析处理,获取种子数量,最后通过自动计算获取种子千粒质量并将结果显示到软件界面,以便及时获取测量结果。为了实现种子图像中粘连种子的分割,获取精准的种子数量,首先通过去边框处理提取种子区域,再采用中值滤波、最大类间方差法和形态学运算对种子区域进行预处理,采用基于距离变换的分水岭算法分割图像,通过统计连通区域的数量获得种子数量。对油菜、玉米、水稻和黄豆种子分别进行100组数粒、称重和千粒质量的测定,结果表明,作物种子数粒误差均不大于1粒;称重准确率分别为99.86%、99.92%、99.86%、99.96%;千粒质量测定的准确率分别为99.93%、99.63%、99.61%、99.97%;测量1次作物千粒质量仅耗时约2 s。
关键词：
机器视觉 千粒质量测量仪 分水岭算法
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