基于机器视觉与单片机的马铃薯外观检测系统.doc

摘要：在最近的许多年来，在我们国家，对于马铃薯外的品质分级并进行归类，大多数的此类技术，在很大的程度上只是支持一些静态的工业检测分级流程[10]。此外，在国外马铃薯在线检测和分级的设备成本极高，而我国普通的生产水平无法普及与使用。基于我国目前的国情，这篇研究主要是利用机器视觉技术与单片机控制技术，研究分析并设计了马铃薯外部品质检测和分级控制系统，最终的目的就在于使马铃薯外部品质的检测与分级能够快速有效地实现，进行量产，同时还能将马铃薯的品质得到保障。本文主要内容如下：

1.马铃薯的彩色图像的摄取采集

    我们先对马铃薯的拍摄场地进行硬件搭建，然后将马铃薯放置在合适的位置，进行马铃薯图像摄取。

2.马铃薯外观检测

通过机器视觉技术，利用通过检测马铃薯的彩色图像的外部轮廓面积，并通过分析马铃薯表皮颜色在颜色空间中，不同阈值下的参数值，确定马铃薯外部缺陷的检测方法，使之最终能够判断马铃薯外部是否有缺陷。

3.单片机控制系统设计

设计调试基于机器视觉与单片机控制分级系统的的马铃薯外部检测硬件系统，通过将PC机处理过的马铃薯彩色图像信息的数字信息，进行信号放大、A/D转换后的数字信息传送给单片机，单片机经过运行运算，判断马铃薯是否存在缺陷，并通过LED灯显示出来。

4.软件的设计与调试

马铃薯外部品质检测由Visual Studio 2013与OpenCV 2.4.9软件实现，用keil软件来编写单片机程序驱动单片机，通过软件和硬件的组合能够对马铃薯外部品质进行有效可靠的检测。

此外，本论文所阐述的马铃薯外部品质检测分级系统，一方面能够准确高效下筛选出高品质的马铃薯，另一方面对于农产品的部分无损外观检测同样适用。

关键词：马铃薯；机器视觉；单片机；检测分级；外部品质

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 背景-1

1.2 国内外研究现状和发展趋势-1

1.2.1 国内外研究现状-1

1.2.2 国内外发展趋势-1

1.3 本文研究目标和主要内容与章节安排-1

1.3.1研究目标-1

1.3.2研究内容-2

1.3.3章节安排-2

2 系统总体设计及搭建-3

2.1 系统硬件组成-3

2.1.1 光源-3

2.1.2摄像机-3

2.1.3镜头-4

2.2单片机-4

2.2.1单片机选型-4

2.2.2 STC89C52RC-4

2.3系统总体设计及搭建-5

2.4本章小结-6

3马铃薯外观检测系统的硬件设计-7

3.1单片机最小系统-7

3.1.1时钟和电路-7

3.1.2复位电路-8

3.2电源模块-10

3.3串口通信-10

3.3.1 MAX232-10

3.3.2 RS232C-11

3.3.3 MSComm控件-13

1.打开串口-13

2.数据转换-13

3. 发送数据-13

3.4本章小结-14

4马铃薯外观检测系统的软件设计-15

4.1马铃薯轮廓检测-15

4.1.1拍摄图片-15

4.1.2 二值化处理-16

4.1.3 轮廓边缘检测-17

4.1.4 图像提取算法-18

4.1.5 轮廓面积算法-18

4.2马铃薯的色彩分析系统-19

4.2.1 RGB颜色原理-19

4.2.2 HSV颜色原理-21

4.2.3 RGB与HSV的颜色空间转换-22

4.2.4转换原理-23

4.2.5函数计算-23

4.3本章小结-24

5系统联调-25

参 考 文 献-29

致 谢-30