一种留胚米色度在线自动检测及控制方法和装置与流程

本发明涉及稻米加工，具体为一种留胚米色度识别系统。

背景技术：

1、留胚米作为一种营养米近年来巨受消费者的青睐。留胚米的营养成分主要集中在呈黄色的胚芽和大米表面的糊粉层。留胚米表层的颜色深浅(由黄到白)即色度与其营养成份相关，即色度深营养成份高，但口感差；而色度浅营养成份低但口感好。因此，为满足老人、小孩等消费者对留胚米口感与营养的不同需求，生产与其适应的不同色度的留胚米很有必要。以往留胚米生产仅凭经验和人眼观察米样的色度深浅进行人工调整，效率低且准确度差。随着自动控制技术的发展和人工智能、大数据及算法的发展进步，在留胚米生产过程中对留胚米的色度进行实时、快速、准确的在线检测与控制成为可能和必要。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对现有技术中通过人眼观察米样的色度，效率低且准确度差的问题，提出一种留胚米色度识别系统。

2、本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

3、一种留胚米色度在线自动检测及控制方法，包括以下步骤：

4、步骤一：将三基色led光源的rgb三基色亮度值设置为1：1：1；

5、步骤二：开启红色光源，采集留胚米图像imag_red；

6、步骤三：开启绿色光源，采集留胚米图像imag_green；

7、步骤四：开启兰色光源，采集留胚米图像imag_blue；

8、步骤五：分别对图像imag_red、图像imag_green以及图像imag_blue进行低阀值滤波处理；

9、步骤六：获取未加工稻米，并根据步骤一至步骤五得到未加工稻米低阀值滤波处理后的图像imag_red0、图像imag_green0和图像imag_blue0，然后将图像imag_red0、图像imag_green0和图像imag_blue0作为初值；

10、步骤七：将低阀值滤波处理后的图像imag_red、图像imag_green、图像imag_blue以及初值进行加权处理，得到相对白度值，即留胚米色度；

11、步骤八：根据相对白度值进行负反馈控制。

12、进一步的，所述步骤八的具体步骤为：

13、步骤八一：根据相对白度值获取稻米胚芽保留度，所述相对白度值与稻米胚芽保留度成反比例关系；

14、步骤八二：利用留胚米图像imag_red、留胚米图像imag_green以及留胚米图像imag_blue作为输入，稻米胚芽保留度作为输出训练神经网络；

15、步骤八三：利用训练好的神经网络识别待检测的稻米，得到对应的稻米胚芽保留度；

16、步骤八四：根据稻米胚芽保留度进行负反馈控制。

17、进一步的，所述步骤五中低阀值滤波处理表示为：

18、imag_red＝∑ired/nred

19、imag_green＝∑igreen/ngreen

20、imag_blue＝∑iblue/nblue

21、其中，ired表示灰度值大于基础阀值的红色像素灰度，nred表示灰度值大于基础阀值的红色像素个数，igreen灰度值大于基础阀值的绿色像素灰度，ngreen表示灰度值大于基础阀值的绿色像素个数，iblue灰度值大于基础阀值的兰色像素灰度，nblue表示灰度值大于基础阀值的兰色像素个数。

22、进一步的，所述相对白度值表示为：

23、

24、其中，krg表示加权系数。

25、进一步的，所述基础阀值为满量程的1％。

26、进一步的，所述神经网络为vgg-19网络，所述vgg-19网络为改进的vgg-19网络，所述改进的vgg-19网络改进的步骤具体为：

27、步骤一：在vgg-19网络结构中，使用3*3卷积核经过空洞率rate值为1、2、5、7的扩展后的空洞卷积分别替换vgg-19网络中第4个卷积模块中的1、2、3、4层卷积；

28、步骤二：在vgg-19网络结构中，使用3*3卷积核经过空洞率rate值为1、2、5、7的扩展后的空洞卷积分别替换vgg-19网络中第5个卷积模块中的1、2、3、4层卷积；

29、步骤三：修改网络中相应的pad填充值，即用3*3的卷积核对7*7的特征图进行卷积操作时，在特征图外围补充宽度为当前rate值的像素点，生成7*7大小的特征图。

30、一种留胚米色度在线自动检测及控制装置，包括：工业摄像机，三基色led光源、微处理器、plc控制器以及伺服电缸升降机构；

31、所述三基色led光源用于对留胚米进行分色配光；

32、所述工业摄像机用于采集分色配光后的留胚米图像信息；

33、所述微处理器用于根据分色配光后的留胚米图像信息识别留胚米色度，并根据留胚米色度生成控制指令；

34、所述plc控制器用于根据控制指令控制电缸升降机构。

35、进一步的，所述装置还包括rs-485通讯接口。

36、进一步的，所述装置还包括交互子系统，所述交互子系统用于人机交互。

37、进一步的，所述交互子系统为触摸显示屏。

38、本发明的有益效果是：

39、本申请主要解决稻米色度的评价和检测问题，通过预设的照明对稻米的特定检测目标物进行图像采集，并依据图像采集的数据处理与计算获取对稻米的色度评价数据，使得该数据与稻米的深度加工程度进行判定。所给出的判定数据与稻米的胚芽保留和去皮程度具有紧密的相关性和可评价性。与传统人眼观察米样的色度相比，本申请效率提高了2倍以上，准确率提高了一倍以上。

技术特征：

1.一种留胚米色度在线自动检测及控制方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制方法，其特征在于所述步骤八的具体步骤为：

3.根据权利要求1所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制方法，其特征在于所述步骤五中低阀值滤波处理表示为：

4.根据权利要求1所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制方法，其特征在于所述相对白度值表示为：

5.根据权利要求4所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制方法，其特征在于所述基础阀值为满量程的1％。

6.根据权利要求1所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制方法，其特征在于所述神经网络为vgg-19网络，所述vgg-19网络为改进的vgg-19网络，所述改进的vgg-19网络改进的步骤具体为：

7.一种留胚米色度在线自动检测及控制装置，其特征在于包括：工业摄像机，三基色led光源、微处理器、plc控制器以及伺服电缸升降机构；

8.根据权利要求7所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制装置，其特征在于所述装置还包括rs-485通讯接口。

9.根据权利要求8所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制装置，其特征在于所述装置还包括交互子系统，所述交互子系统用于人机交互。

10.根据权利要求9所述的一种留胚米色度在线自动检测及控制装置，其特征在于所述交互子系统为触摸显示屏。

技术总结
一种留胚米色度在线自动检测及控制方法和装置，涉及稻米加工技术领域，针对现有技术中通过人眼观察米样的色度，效率低且准确度差的问题，本申请主要解决稻米色度的评价和检测问题，通过预设的照明对稻米的特定检测目标物进行图像采集，并依据图像采集的数据处理与计算获取对稻米的色度评价数据，使得该数据与稻米的深度加工程度进行判定。所给出的判定数据与稻米的胚芽保留和去皮程度具有紧密的相关性和可评价性。与传统人眼观察米样的色度相比，本申请效率提高了2倍以上，准确率提高了一倍以上。

技术研发人员：崔新光,王宏民,赵维民
受保护的技术使用者：哈稻科技（哈尔滨）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13