番茄色选机信号采集与图像处理的算法及实现

论文摘要

本文针对番茄色泽不一的特点,为了使红色的番茄从中分选出来,提高其品位与质量,从总体上设计了一种新型的色选机:番茄色选机。本文介绍了国内外主流色选机现状,以及典型色选机的工作原理、工作过程。本文设计的新型番茄色选机,其光电检测系统部分以TMS320LC549 DSP为核心、以IL-P3-B线阵CCD作为光强信号接收器件、以单片机控制其分选系统。本文对该番茄色选机的光学系统成像、光学系统空间结构进行了设计,并对线阵CCD选型及其驱动电路、FIFO器件的运用、高速A/D转换、通信电平转换器件的运用、DSP等硬件部分进行了设计。本文对CCD信号数据采集过程、数据处理的算法等方面也进行了较为详细的设计探讨。利用红色番茄图像的位图文件格式中像素值RGB的差异,运用Matlab软件对CCD采集到的静态番茄图像进行了图像处理,并对红色番茄的灰度直方图进行了分析,根据红色番茄的灰度特性,将正常番茄与其他不合格番茄区分开来。特色农业装备已经被定为新疆大学机械学院的“十一五”发展规划及“211”学科建设的重点方向,其中农产品的色选和分离技术又是重点之一。由于试验设备等软硬件条件的不足,此项研究工作整体处于刚起步阶段,本文的研究工作只是属于在现有条件下的一点探索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外颜色分选机的研究现状
• 1.2.1 国外颜色分选机的研究现状
• 1.2.2 国内颜色分选机的研究现状
• 1.2.3 国内外同类产品技术特点
• 1.3 本文的主要内容与课题的意义
• 1.3.1 课题研究的内容
• 1.3.2 课题研究的现实意义
• 第二章 番茄色选机概述
• 2.1 色选机简介
• 2.1.1 工作原理
• 2.1.2 工艺指标
• 2.2 色选机结构特点
• 2.2.1 供料系统
• 2.2.2 光电检测系统
• 2.2.2.1 光电检测系统的几种典型结构
• 2.2.2.2 光电检测系统的光学系统组成
• 2.2.3 分选系统
• 2.2.4 电控系统
• 第三章 番茄色选机光电检测系统设计
• 3.1 光学系统部分
• 3.1.1 光源与照明
• 3.1.1.1 光学成像系统设计
• 3.1.1.2 照明系统设计
• 3.1.2 光信号的接收
• 3.1.3 光学系统空间结构
• 3.2 电控系统部分
• 3.2.1 光电信号转换
• 3.2.1.1 线阵CCD 驱动电路
• 3.2.1.2 A/D 转换电路
• 3.2.2 FIFO 器件的运用
• 3.2.3 双向通信电平转换器件的运用
• 3.3 DSP 硬件电路设计
• 3.3.1 TMS320C54x 系列DSP 简介
• 3.3.2 灰度值采集电路与DSP 的连接
• 3.3.3 DSP 芯片、IDT72230L10 的硬件复位电路
• 3.3.4 时钟发生器与时钟控制信号
• 3.3.5 DSP 与单片机控制的分选系统的连接
• 3.4 控制电路总图
• 第四章 番茄色选机系统信号采集与处理
• 4.1 MATLAB 软件简介
• 4.2 颜色模型
• 4.2.1 RGB 颜色模型
• 4.2.2 XYZ 颜色模型
• 4.2.3 CIEL*a*b*颜色模型
• 4.2.4 HIS 颜色空间
• 4.3 番茄数字图像的图像文件
• 4.3.1 图像文件的结构
• 4.3.2 图像文件中的常用参数
• 4.3.3 图像文件的类型图
• 4.3.4 JPEG 图像格式
• 4.4 番茄图像的预处理
• 4.4.1 灰度变换
• 4.4.2 图像的平滑处理
• 4.4.2.1 邻域平均法
• 4.4.2.2 中值滤波法
• 4.4.3 灰度修正
• 4.4.3.1 直方图均衡化
• 4.4.3.2 灰度线性变换
• 4.5 图像分割
• 4.6 番茄数字图像的直方图分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢