В статье рассматривается алгоритм автоматического выделение, определение и распознавание соответствие параметров контролируемого объекта, параметрам эталонного образца для данной продукции. Исследования выполнены в соответствии с программой «Целевое развитие университетской науки, ориентированной на инновационный результат».
Оценка качества многих сельскохозяйственных продуктов является необходимым шагом для успешного проведения селекционной работы. В настоящее время контроль качества и измерение морфологических признаков осуществляется вручную с помощью механических измерительных приборов. Результаты измерений записываются вручную или вводится в компьютер с последующим определением параметров объектов исследований. Общим недостатком существующих измерительных приборов является низкая производительность, невысокая точность, необходимость ручной регистрации и последующая обработка полученных результатов. Вместе с тем, в настоящее время разработаны и широко применяются в различных отраслях методы машинного зрения и цифровой обработки изображений. В статье рассматривается алгоритм автоматического выделение, определение и распознавание соответствие параметров контролируемого объекта, параметрам эталонного образца для данной продукции. Предварительные исследования показали, что предполагаемая система обеспечивает повышение производительности процесс оценки параметров клубней сортового картофеля, инкубационных яиц в три раза и создает предпосылки для автоматизации технологического процесса сортировки продуктов по показателям качества и соответствии их требованиям стандартов.
Нами разработан экспериментальный вариант устройства для определения показателей качества клубней картофеля и яиц с использованием достижений информационных технологий [1, 2].
Экспериментальная установка включает рабочая поверхность, захватывающее устройство (вебкамера), персональный компьютер с программным обеспечением.
В качестве захватывающего устройства выбрано вебкамера марки Logitech HD Webcam C310со следующими техническими характеристиками:
Запись видео: Разрешение до 1280 x720 пикселов; Сертифицировано для высокоскоростного интерфейса USB 2.0. В программное обеспечение входят две программы:
- LabVIEW 2012;
- Microsoft Office
Алгоритм получение и обработки изображений разработан в среде LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США) [3]. Программа LabVIEW является виртуальным прибором (англ. Virtual Instrument) и состоит из двух частей:
- блочной диаграммы, описывающей логику работы виртуального прибора;
- лицевой панели, описывающей внешний интерфейс виртуального прибора.
LabView идеально подходит для создания алгоритмов определения геометрических параметров исследуемого объекта.
Блок-схема алгоритма определение геометрических параметров объекта условно разделена на пять этапов, показанных на рисунке 1.
|
|
Оцифровка полученного изображения
Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма
Захват изображения объекта.
Захват изображения с камеры производится автоматически.
На рисунке 2 показана блок-диаграмма программы по захвату изображения исследуемого объекта.
Рисунок 2 – Блок-диаграмма программы захвата изображения Программа состоит из:
- Библиотеки IMAQ, которая отвечает за процесс коммутации вебкамеры и программы[4].
- Библиотеки IMAQDxopencamera , позволяющая выбрать номер камеры если на компьютере стоит две и более вебкамеры.
- Библиотеки IMAQDxopenattributes, в которой устанавливаются такие параметры камеры, как цветность, яркость, контраст, интервал между захватами изображения.
- Библиотеки IMAQsequence , непосредственный захават кадров с камеры.
- Контроллера , в котором задается количество захватываемых изображений.
- Библиотеки закрывающей камеру .
После того, как программа собрана, на фронтальной панели мы получаем интерфейс для захвата изображения.
Далее полученные изображения в пикселях калибруется, то есть переводится в метрическую систему измерение (мм, см, м).
Процесс калибровки включает:
- Блок-диаграмму переноса полученных изображений с вебкамеры в блок-схему калибровки (рис.3).
Рисунок 3 – Блок-диаграмма программы переноса изображения
- Блок-диаграмм эталонного изображения, в котором указывается сохраненное изображения с установленными параметрами размерности (например круг с известным диаметром), которая показана на рисунке
Рисунок 4 – Блок-диаграмма программы эталонного изображения
- Блок-диаграмма непосредственной калибровки изображения, то есть сравнивание параметров эталона и полученного изображения, с последующей передачей его на оцифровку
показана на
рисунке 5[4].
Рисунок 5 – Блок-диаграмма программы калибровки изображения
Далее откалиброванное изображение попадает в процесс оцифровки и измерения параметров объекта, который состоит из:
- Блок-диаграммы переноса откалиброванного изображения (рис.6).
Рисунок 6 – Блок-диаграмма программы переноса изображения
- Блок-диаграммы перевода изображения в монохромный вид.
Рисунок 7 – Блок-диаграмма программы перевода изображения в монохромный вид
- Библиотеки выделения исследуемого объекта от фона изображения.
- Блок-диаграммы процесса измерения параметров объекта, показанной на рисунке
Рисунок 8 – Блок-диаграмма программы процесса измерения параметров объекта
Следующий этап создание отчета, вывод его на экран с возможностью создания базы данных и распечатки результатов измерения параметров объекта.
Блок-схема создания отчета и вывода данных на монитор показан на рисунке 9.
Рисунок 9 – Блок-схема создания отчета и вывода данных на монитор
Заключение. Алгоритм определение геометрических параметров объектов обеспечивает повышение производительности процесса измерение геометрических параметров объектов и может быть использован для создание базы данных о параметрах различных продуктов в цифровом формате.
Литература
- Алиханов Д.М. Экспериментальная установка для определения параметров яиц с использованием IT технологий / Молдажанов А.К.// Исследования, результаты КазНАУ.- - С.45-47 №2 (50)
- Алиханов Д.М. Обоснование информативных признаков сортирования семенного картофеля по морфологическим признакам / Цонев Р.С., Шыныбай Ж.С. //Научные труды Том 50, Электротехника, электроника и автоматика.- Болгария, Русе.- 2011.-Е.50. - С. 175-
- Блюм П. LabVIEW - Стиль программирования /Пер. с англ.; под ред. Михеева П.М.-М.:ДМК: Пресс, 2008.- 400с.
- Федосов В. П. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW / Нестеренко А.- М.:ДМК Пресс, 2007.- 256с