基于圖像處理技術(shù)的糧企質(zhì)檢信息管理系統(tǒng)設(shè)計

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1、基于圖像處理技術(shù)的糧企質(zhì)檢信息管理系統(tǒng)設(shè)計-農(nóng)學(xué)論文基于圖像處理技術(shù)的糧企質(zhì)檢信息管理系統(tǒng)設(shè)計曹斌芳１，鄧志宏１，羅大喜２，聶方彥１（１．湖南文理學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖南常德４１５０００；２．常德市廣積米業(yè)有限公司，湖南常德４１５０００）摘要：為了提高稻米質(zhì)量檢測精度，提升企業(yè)運(yùn)營效率，構(gòu)建了基于圖像處理技術(shù)的大米質(zhì)量在線檢測信息系統(tǒng)。根據(jù)國家糧食生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對稻米的外觀特征進(jìn)行識別與分析，獲取整精米率等關(guān)鍵參數(shù)，設(shè)計信息系統(tǒng)軟件記錄和分析相關(guān)參數(shù)，并在線提供給其他部門使用。經(jīng)現(xiàn)場測試運(yùn)行，該系統(tǒng)能較好地滿足企業(yè)的檢測要求，較傳統(tǒng)人工分析參數(shù)檢測準(zhǔn)確率提高了７．８％，為

2、企業(yè)的現(xiàn)代化管理提供了有力的支撐。關(guān)鍵詞：稻米質(zhì)量；圖像處理；參數(shù)檢測；信息系統(tǒng)中圖分類號：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439－８114（２０15）04－0963-04DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.04.050收稿日期：２０１４－０５－１５基金項目：湖南省科技計劃項目（２０１２ＳＫ３１３１）；湖南省常德市科技計劃項目（２０１２ＺＸ３１）作者簡介：曹斌芳（１９７９－），女，陜西澄城人，講師，碩士，主要從事復(fù)雜工業(yè)過程控制與優(yōu)化、計算機(jī)測量與控制等方面的研究，（電話）１５２７４９２９５２４（電子信箱）ｃａｏ＿ｂｆ＠１６３．ｃｏｍ。稻米是世界

3、上最主要的糧食作物之一，中國是世界上最大的稻米生產(chǎn)國，產(chǎn)量占到世界總產(chǎn)量１／３，居世界首位［１］。中國的水稻研究在世界上處于領(lǐng)先地位，但是大米的質(zhì)量和口感等方面還存在諸多不足［２］，同時消費(fèi)群體對于優(yōu)質(zhì)稻米的要求不斷提升。在糧食流通和生產(chǎn)過程中，對進(jìn)行大米品質(zhì)檢測與分析具有十分重要的意義，糧食安全是當(dāng)前人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。目前，中國糧食企業(yè)中大米品質(zhì)外觀指標(biāo)的檢測，主要是質(zhì)檢員通過肉眼觀測，再填寫紙質(zhì)質(zhì)檢單。人工檢測存在效率低、精度低、可重復(fù)性差等問題，可能導(dǎo)致指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的大米流向市場，損害了消費(fèi)者的健康和權(quán)益，同時人工檢測難以滿足企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的快速批量檢測的要求，而且紙質(zhì)質(zhì)檢信息在企業(yè)中

4、流轉(zhuǎn)不暢、極易出錯，降低了企業(yè)的運(yùn)營效率。從２０世紀(jì)７０年代末，研究人員開始在植物種類的鑒別、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測和分級等領(lǐng)域進(jìn)行圖像處理技術(shù)應(yīng)用的探索。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，圖像處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域中均取得了諸多的重要進(jìn)展［２－４］。在糧食企業(yè)生產(chǎn)中，稻米外觀是用來判別大米類型、品種、級別等的直觀指標(biāo)，也是企業(yè)質(zhì)量控制中的一項關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。在大米品質(zhì)檢測方面，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了許多研究，提出了許多的圖像處理技術(shù)方法，并研發(fā)了多種不同類型的檢測設(shè)備［４－７］。研究者利用不同方法研究了基于機(jī)器視覺對稻米的堊白度及堊白粒率、黃粒米等檢測參數(shù)［５－７］，取得了一定的效果，但是仍然存在著精度較低，檢測參

5、數(shù)速度偏慢等問題。同時已有研究討論如何在企業(yè)信息管理中進(jìn)行信息的利用與整合。為此，本研究基于大米的形態(tài)和外觀參數(shù)，采用了基于熵的閾值法和改進(jìn)的分水嶺分割檢測算法，分別檢測整精米率和堊白粒率，然后基于色度學(xué)分離出黃粒米，并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計，再進(jìn)行光度和亮度的評估，最后將檢測參數(shù)送入設(shè)計的企業(yè)質(zhì)量檢測信息系統(tǒng)，供地磅、財務(wù)和倉儲等其他部門使用。１大米外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ１３５４－２００９《大米》［８］，大米被分為４個品種：秈米、粳米、秈糯米、粳糯米。按照質(zhì)量等級，秈米與粳米分為一級、二級、三級、四級；秈糯米與粳糯米分為一級、二級、三級。大米的外觀品質(zhì)主要包括大米色澤、堊白

6、粒和米粒形狀等指標(biāo)，均是質(zhì)量檢測的基本項目，其中黃粒米、礦物質(zhì)、色澤和氣味為強(qiáng)制性指標(biāo)，表征了大米重要的商品性狀。大米在采購原糧、生產(chǎn)完成以及商品退貨等企業(yè)業(yè)務(wù)活動中都要進(jìn)行相關(guān)的檢驗，其具體過程大致如下：１）扦樣。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)扦樣法進(jìn)行逐批扦樣，取得原始樣品２０００ｇ左右，且標(biāo)示樣品。２）分樣。對每批原始樣品分樣，混合后分取兩份，每份約５０ｇ用于檢驗，其余樣品標(biāo)示保管好作為留樣或備份。３）檢驗樣品。對兩份樣品分別檢驗，結(jié)果取算術(shù)平均值。①水分檢測：稱取一定量的樣品，磨碎，烘箱法測定水分含量；②整精米率檢測。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，不足該批米平均長度的３／４視為非整米，稱量算出百分比；③不完善粒檢測。按照

7、標(biāo)準(zhǔn)選出待測樣品的不完善粒，稱重算出百分比；④黃粒米檢測。按照標(biāo)準(zhǔn)選出待測樣品的黃色米粒，稱重算出百分比；⑤堊白粒檢測。按照標(biāo)準(zhǔn)選出待測樣品胚或部分胚是乳白色，稱重算出百分比；⑥光度檢測。感官與標(biāo)樣對照光潔度或反光度。４）出具檢驗報告。根據(jù)中國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)質(zhì)大米的基本指標(biāo)［８］如表１所示，是糧食加工企業(yè)必須檢驗項目。２基于ＯｐｅｎＣＶ技術(shù)的圖像采集系統(tǒng)基于圖像技術(shù)進(jìn)行大米質(zhì)量檢測是一種快速便捷的方法，系統(tǒng)主