正文 計算機視覺技術及應用概況(1 / 2)

一、計算機視覺技術

計算機視覺技術是通過一個高清晰度攝像頭獲取物體的圖像,將圖像轉換成數字圖像,再利用計算機模擬人的判別準則去理解和識別圖像,通過圖像分析作出相應結論的實用技術。計算機視覺技術一般包含二維圖像獲取、處理和分析等過程。圖像處理和圖像分析是計算機視覺技術的核心。

圖像處理包括模擬圖像處理和數字圖像處理,本章主要討論數字圖像處理。圖像處理著重強調在圖像之間進行的變換。而圖像分析主要則是對圖像中感興趣的目標進行檢測和測量,以獲得它們的客觀信息從而實現對圖像的描述。如果說圖像處理是一個從圖像到圖像的過程,圖像分析則是一個從圖像到數據的過程。

圖像理解的重點是在圖像分析的基礎上,進一步研究圖像中各目標的性質和它們之間的相互聯係,並對圖像目標的含義進行解釋,從而發現其內在的規律性。

圖像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個抽象程度和數據量各有特點的不同層麵上,圖像處理是比較低層的操作,它主要在圖像像素級上進行處理,處理的數據量非常大。圖像分析則進入了中層,分割和特征提取,把原來以像素描述的圖像轉變成比較簡潔的非圖形式的描述。圖像理解主要是高層操作,基本上是對抽象出來的符號進行運算,其處理過程和方法與人類的思維推理有許多相似之處。

二、計算機視覺技術應用概況

目前,計算機視覺技術已經成功地用於水果、蔬菜、肉、魚、比薩餅、奶酪和麵包等農畜產品、水產品和食品的質量檢測和質量評價中,可概括為如下幾個方麵。

1.在尺寸和形狀檢測中的應用

食品原料和產品的外形尺寸是產品分級的重要依據。用圖像分析技術可以評價膨化麵包的橫斷麵,計算周長、麵積、窩眼的方位和孔積率等結構參數,揭示惟一確定麵包種類的信息。此外,產品形狀也是外形尺寸檢測的重要方麵,特別是水果,其形狀優劣是分級的重要指標。用基於計算機視覺的檢測技術可以測量蘋果、蘑菇和馬鈴薯的尺寸、顏色和形狀以及辣椒的形狀。在國外,根據雞蛋、蘋果等的外形特征,相應開發的計算機圖像處理係統,提高了這些產品分級機械的速度和精度。

2.在顏色檢測中的應用

顏色是食品質量評價的首選特征之一,利用計算機視覺係統對產品色澤作出評價,可以克服人眼的疲勞和差異,同時還可以利用產品各部分顏色的不同作出相應判斷。一個全真圖像處理係統可比帶有顏色濾波器的灰度圖像係統提供更多的顏色信息,有助於對要評價的對象進行更精確的描述。在實際應用中,有許多不同的技術可用來提取和分析顏色信息,使用顏色圖像係統可以識別鮮桃的缺陷。用顏色特征作為大豆質量檢測指標之一,可區分黴變大豆。焙烤食品的質量控製是加工過程的關鍵環節,以前隻能靠人工定性判斷,現在可以利用計算機視覺技術檢測麵包或其他焙烤食品的顏色來控製食品的質量,一些食品技術人員也嚐試利用計算機視覺技術檢測比薩餅的顏色達到品質控製的目的。

3.在產品表麵缺陷和損傷檢測中的應用

產品表麵缺陷或損傷的自動檢測一直是產品分級的難題。使用基於神經網絡分類器的立體顏色直方圖可以分析雞胴體全身缺陷。利用計算機視覺技術檢測雞蛋裂紋時通常都是采用靜止雞蛋的圖像,為了克服這種方法隻能對一個方向進行檢測的缺點,采用對連續旋轉雞蛋進行裂紋檢測的方法,正確率可達到94%。爆腰率是大米品質的重要指標,國內檢測爆腰大米粒的計算機視覺係統也獲得了成功。

4.在食品成分檢測中應用

計算機視覺技術在食品成分檢測方麵的應用也很多,如根據比薩餅底部的數字化圖像的顏色特征來判斷賴氨酸含量;運用數字化圖像技術分析麵包橫截麵氣孔麵積及與整體麵積的比例、大小均勻性、壁厚度和麵包心亮度,判斷乳化劑在麵包烘焙中的作用。