专利名称：一种外壳带菌蛋的紫外检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于禽蛋检测技术领域，具体涉及一种禽蛋品质无损检测的方法与装置， 本发明利用一个检测装置以及一个与计算机、图像采集卡和数码相机构成的图像采集与处 理单元，快速准确地识别有菌斑蛋和干净蛋，为洁净农产品的进入超市提供了一种绿色检 测技术。
背景技术：
禽蛋外壳表面脏污有很多种，明显脏污如泥污、粪便、血斑、羽毛等，这些容易被发 现，但是有许多蛋壳表面隐藏着大量细菌，肉眼却难以发现，有的外壳光鲜的禽蛋并不那么 干净，若母禽感染肠道疾病，其下的蛋蛋壳表面通常带有病菌，这些沾附在蛋壳表面的病菌 容易进入禽蛋内部，影响禽蛋食用安全。带菌蛋属于脏蛋，国家将出台相关禽蛋安全品质标 准，外壳带菌脏蛋需要剔除，经清洗消毒后才能上市。因此，寻找一种有效地检测外壳带菌 蛋的方法与装置极其重要。检索现有文献，尚未发现有关检测禽蛋外壳是否含菌的绿色检测技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，运用机器视觉技术，通过一系列的图像 处理及建立识别模式，实现对外壳带菌蛋智能、无损检测的目的。该方法利用数码相机拍摄 被测禽蛋的反射紫外光图像，通过图像采集卡将信息传送到计算机，计算机进行一系列图 像处理，然后根据统计数据以及设定的相关参数建立自动识别模式。实现上述方法的装置 由禽蛋检测点、带门的暗箱、紫外光源、相机、计算机组成。采用特殊的紫外光作为光源，暗 箱用黑色作为背景，用相机获取暗箱内禽蛋在紫外灯管照射下的图像，通过建立的判别模 式来识别蛋壳带菌与否。本发明实现了肉眼难以识别的外壳带菌蛋的无损自动检测。适用 于蛋品加工及品质检测行业。试验证明本发明的检测方法及装置设计合理可行、操作简便，效果明显，同时可 将这种方法及装置应用到其他的蛋品检测中，具有应用推广前景。本发明的技术方案如下所示一种检测蛋外壳是否带菌方法，其步骤如下1)在一个内壁为黑色的暗箱(3)中的左、右两壁分别水平装有波长为256nm，功率 为12w的紫外光源(2)，在所述暗箱的上方正中装有一个CXD数码相机(4)，通过数据线与 图像采集卡相连，所述图像采集卡插在计算机(5)插槽中，在所述暗箱的底部设有一个检 测点(1)，该检测点位于CCD数码相机(4)镜头的正下方，该检测点用于放置待检测的蛋；2)用所述的CXD数码相机拍摄受检蛋的紫外图像，并将该紫外图像数据传送至所 述的图像采集卡中，计算机从所述的图像采集卡中读取该受检蛋的紫外图像数据；3)提取带菌蛋带菌区域的特征参数，以建立带菌蛋的检测模板，采取以下步骤进 行计算机利用图像处理软件，分别对受检蛋紫外图像的RGB值进行灰度直方图调整、对比度增强、中值滤波，使得图像的菌斑特征明显，再选取带菌蛋菌斑处200个特征点，然后统 计计算出菌斑处RGB分量的最大值和最小值，即得到带菌蛋特征模板参数；4)利用图像处理软件，分别对受检蛋紫外图像的RGB值进行灰度调整，中值滤波 的预处理；5)对受检蛋图像的R、G、B分量进行填充处理，使图像中符合检测模板参数条件的 像素点的R、G、B值均变为某一常数；6)对受检蛋图像进行整体检测，设置5X5矩阵模板，当图像中某一 5X5矩阵内 的RGB值全部等于5)所述的常数，表明此蛋带菌，反之，则表明此蛋无菌，以判断其外壳是 否带菌。为了实现上述方法，本发明提供了一种用于外壳带菌蛋的紫外检测装置。它是由 受检蛋的检测点、紫外光源、带有门的暗箱、CCD数码相机、图像采集卡和计算机组成。所述 的紫外光源产生波长为256nm的平行紫外光，所述的相机为配有CCD传感器的可获得蛋外 壳数字图像的数码相机(购自日本佳能公司，产品型号Canon Powershot A640)，所述的 电脑配有图像采集板，装有数码相机自带的图像采集软件(购自日本佳能公司，产品型号 CanonPowershot A640)。上述数码相机及其他元器件都可以从市场上采购得到。本发明的装置的技术细节是这样的一种检测蛋外壳是否带菌的装置，它包括一个检测箱，它还包括紫外光源，C⑶数 码相机，图像采集卡和计算机；所述的检测箱为一个内壁为黑色的暗箱(3)，其侧面开有箱 门(6)，在所述暗箱(3)的左、右两壁面上水平对应安装有波长为256nm，功率为12w的紫外 光源(2)(左右各一)，所述暗箱(3)的上方正中设有使CCD数码相机(4)镜头穿过的孔， CCD数码相机通过数据线与图像采集卡相连，所述图像采集卡插在计算机(5)插槽中，在所 述暗箱的底部设有一个检测点(1)，该检测点位于数码相机(4)镜头的正下方，所述的检测 点用于放置待检测的蛋(或称受检蛋)，受检蛋通过箱门(6)的开关而被放进或被取出检测 箱，所述的装置由图像采集单元、图像处理单元、图像传输单元及图像显示单元(计算机显 示器)构成(参见附图1所示)。本发明提供的方法和装置对于外壳带菌蛋可以实现快速，准确，方便，自动，无损 的检测，经实际检验，检测准确率达到99%，大大改善禽蛋的食用安全，为净蛋输入超市提 供了一种绿色检测技术。
图1 是本发明图像处理及模式判别流程图。图2 是本发明的外壳带菌蛋的紫外检测装置框图。图中编号定义如下1_检测点 (待测蛋，受检蛋)；2-紫外光源；3-暗箱；4-CCD数码相机；5-计算机；6-箱门。图3:是本发明实中同一枚带菌蛋的实际检测效果图。同一枚带菌蛋在三种不同 光源照射下，显示出三种不同图像特征图左为一般自然光反射光图像，图中为白炽灯透射 光图像，图右为本发明所述紫外反射光图像，由此可见，带菌蛋采用本发明可以快速准确地 被检测出来。
具体实施例方式实施例1一种检测蛋外壳是否带菌方法，其步骤如下1)在一个内壁为黑色的暗箱(3)中的左、右两壁分别水平装有波长为256nm，，功 率为12w(电压为220V)的紫外光源(2)，在所述暗箱的上方正中装有一个CCD数码相机 (4)，通过数据线与图像采集卡相连，所述图像采集卡插在计算机(5)插槽中，在所述暗箱 的底部设有一个检测点(1)，该检测点位于CCD数码相机(4)镜头的正下方，该检测点用于 放置待检测的蛋；2)用所述的CXD数码相机拍摄受检蛋的紫外图像，并将该紫外图像数据传送至所 述的图像采集卡中，计算机从所述的图像采集卡中读取该受检蛋的紫外图像数据；3)提取带菌蛋带菌区域的特征参数，以建立带菌蛋的检测模板，采取以下步骤进 行计算机利用图像处理软件，分别对受检蛋紫外图像的RGB值进行灰度直方图调整、对比 度增强、中值滤波，使得图像的菌斑特征明显，再选取带菌蛋菌斑处200个特征点，然后统 计计算出菌斑处RGB分量的最大值和最小值，即得到带菌蛋特征模板参数；4)利用图像处理软件，分别对受检蛋紫外图像的RGB值进行灰度调整，中值滤波 的预处理；5)对受检蛋图像的R、G、B分量进行填充处理，使图像中符合检测模板参数条件的 像素点的R、G、B值均变为某一常数；6)对受检蛋图像进行整体检测，设置5X5矩阵模板，当受检蛋图像中某一 5X5矩 阵内的RGB值全部等于步骤5)所述的常数，表明该受检蛋带菌，反之，则表明受检蛋为净蛋。为了实现上述方法，本发明提供了一种用于外壳带菌蛋的紫外检测装置。它是由 受检蛋的检测点、紫外光源、暗箱、CCD数码相机、图像采集卡和计算机组成。所述的紫外 光源产生波长为256nm的平行紫外光，所述的相机为配有CCD传感器的可获得蛋外壳数字 图像的数码相机(购自日本佳能公司，产品型号Canon Powershot A640)，所述的电脑配 有图像采集板，装有数码相机自带的图像采集软件(购自日本佳能公司，产品型号=Canon PowershotA640)。上述数码相机以及其他的元器件都可以从市场上采购得到。本发明的装置的技术细节是这样的一种检测蛋外壳是否带菌的装置，它包括一 个检测箱，它还包括紫外光源，CCD数码相机，图像采集卡和计算机；所述的检测箱为一个 内壁为黑色的暗箱(3)，其侧面开有箱门(6)，在所述暗箱(3)的左、右两壁面上水平对应安 装有波长为256nm，功率为12w的紫外光源(2)，所述暗箱(3)的上方正中设有使CCD数码 相机(4)镜头穿过的孔，CCD数码相机通过数据线与图像采集卡相连，所述图像采集卡插在 计算机(5)插槽中，在所述暗箱的底部设有一个检测点(1)，该检测点位于数码相机(4)镜 头的正下方，所述的检测点用于放置待检测的蛋，受检蛋通过箱门(6)的开关而被放进或 被取出检测箱，所述的装置由图像采集单元、图像传输单元、图像处理单元及图像显示单元 (计算机显示器)构成。在相同的拍摄条件下，带菌蛋与净蛋的最大差别在于菌斑的G、B两个分量的亮度 差异上。通过一系列图像处理之后，这种颜色差异会更加明显，这也是带菌蛋能够被自动识 别的关键所在，只要一幅鸡蛋图像中的某个区域含有菌斑荧光区域的颜色特征，那么就判 断这枚蛋带菌。在本实施例中，若设定的模板区域过小，则判别结果易受图像噪声影响且处
5理速度慢，因此申请人根据实际需要设定一个5X5的矩阵方块，如果这个矩阵方块内的像 素点都满足带菌点像素的条件，那么就判定该蛋带菌。根据统计数据以及设定的相关参数建立检测模式，模式含有带菌区域颜色参数的 矩阵，当禽蛋图像的像素点所代表的矩阵中含有符合设定模式的矩阵时，系统判断该枚蛋 带菌，反之则为干净蛋。基于此，本发明按图1所示的技术路线建立相应的自动识别模式， 该识别模式的具体过程为(1)计算机读入紫外图像；(2)分别对鸡蛋图像的RGB值进行灰度调整、中值滤波等在内的图像调整措施；(3)对图像的R、G、B分量进行填充处理，使图像中符合检测模板参数条件的像素 点的R、G、B值均变为某一常数；(4)对图像进行整体检测，设置5X5矩阵模板，当图像中某一 5X5矩阵内的RGB 值全部等于5)所述的常数，表明此鸡蛋带菌，反之，则表明鸡蛋干净。(5)检测后显示对话框说明被测蛋为干净或者带菌。为了保证准确度，只要图像上 有符合条件的矩阵就判定带菌，特设定常数V = 0，一旦出现符合条件的矩阵，其就赋值1， 同时弹出对话框。本发明提供如图2所示的装置总图。由图(2)，被检蛋⑴通过箱门(6)放入暗箱 (3)中，被能产生波长为256nm的平行紫外光的光源(2)照射，同时数码相机(4)对被测蛋 进行拍摄，并将此获得的数字图像传输到配有图像采集卡的计算机(5)中，计算机经过一 系列的图像处理分析，判别被测蛋是否为带菌蛋，并在显示器上给出相应的对话框显示出结果。为了检验本发明的可靠性，申请人提供了如图3所示的同一枚带菌蛋的实际检测 效果图。同一枚带菌蛋在三种不同光源照射下，显示出三种不同图像特征，图左为一般自然 光反射光图像，图中为白炽灯透射光图像，图右为本发明所述紫外反射光图像，由此可见， 带菌蛋采用本发明所述方法得以检测出来。以上实例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理 解，本发明的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均 应涵盖在本发明的权利要求范围中。
权利要求
一种检测蛋外壳是否带菌方法，其步骤如下1)在一个内壁为黑色的暗箱(3)中的左、右两壁分别水平装有紫外光源(2)，在所述暗箱的上方正中装有一个CCD数码相机(4)，通过数据线与图像采集卡相连，所述图像采集卡插在计算机(5)插槽中，在所述暗箱的底部设有一个检测点(1)，该检测点位于CCD数码相机(4)镜头的正下方，该检测点用于放置待检测的蛋；2)用所述的CCD数码相机拍摄受检蛋的紫外图像，并将该紫外图像数据传送至所述的图像采集卡中，计算机从所述的图像采集卡中读取该受检蛋的紫外图像数据；3)提取带菌蛋带菌区域的特征参数，以建立带菌蛋的检测模板，采取以下步骤进行计算机利用图像处理软件，分别对受检蛋紫外图像的RGB值进行灰度直方图调整、对比度增强、中值滤波，使得图像的菌斑特征明显，再选取带菌蛋菌斑处200个特征点，然后统计计算出菌斑处RGB分量的最大值和最小值，即得到带菌蛋特征模板参数；4)利用图像处理软件，分别对受检蛋紫外图像的RGB值进行灰度调整，中值滤波的预处理5)对受检蛋图像的R、G、B分量进行填充处理，使图像中符合检测模板参数条件的像素点的R、G、B值均变为某一常数；6)对受检蛋图像进行整体检测，设置5×5矩阵模板，判别受检蛋图像中5×5矩阵内的RGB值是否全部等于步骤5)所述的常数，若是，则受检蛋为带菌蛋。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的紫外光源波长为256nm，电源为 220V、50Hz，功率为 12ff0
3.适用于权利要求1所述方法的专用装置，它包括一个检测箱，其特征在于它还包 括紫外光源，CCD数码相机，图像采集卡和计算机；所述的检测箱为一个内壁为黑色的暗箱 (3)，其侧面开有箱门(6)，在所述暗箱(3)的左、右两壁面上水平对应安装有紫外光源(2)， 所述暗箱(3)的上方正中设有使CCD数码相机(4)镜头穿过的孔，CCD数码相机通过数据 线与图像采集卡相连，所述图像采集卡插在计算机(5)插槽中，在所述暗箱的底部设有一 个检测点(1)，该检测点位于数码相机(4)镜头的正下方，所述的检测点用于放置待检测的 蛋，受检蛋通过箱门(6)的开关而被放进或被取出检测箱，所述的装置由图像采集单元、图 像传输、单元图像处理单元和图像显示单元构成。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的紫外光源波长为256nm，电源为 220V、50Hz，功率为 12ff0
全文摘要
本发明公开了一种用于外壳带菌蛋的自动检测方法及其装置。运用机器视觉技术，通过一系列的图像处理及建立识别模式，实现对外壳带菌蛋智能、无损检测的目的。该方法利用数码相机拍摄被测禽蛋的反射紫外光图像，通过图像采集卡将信息传送到计算机，计算机进行一系列图像处理，然后根据统计数据以及设定的相关参数建立自动识别模式。实现上述方法的装置由检测点、暗箱、紫外光源、数码相机和计算机组成。本发明采用紫外灯作为光源，暗箱用黑色作为背景，用相机获取暗箱内蛋在紫外光源照射下的图像，通过建立的判别模式来识别蛋壳带菌与否。本发明实现了肉眼难以识别的外壳带菌蛋的无损自动检测，准确率达99％，适用于蛋品加工及品质检测行业。
文档编号G01N33/08GK101915823SQ20101022307
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者朱涛, 王巧华, 王树才, 陈红 申请人:华中农业大学