基于单目多视角视觉的珍珠品质检测-农业机械学报.PDF

２０１４年 ４月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 ４期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０４．０４４ 基于单目多视角视觉的珍珠品质检测 汤一平　夏少杰　李陈荣　朱治亮　陈新峰　冯亦军 （浙江工业大学信息工程学院，杭州 ３１００２３） 摘要：利用单目多视角摄像装置直接获取５个不同视角的珍珠表面图像，对其进行图像预处理并按照成像规则进 行融合拼接，从融合拼接的珍珠全景图像中提取出珍珠表面颜色、光泽度及均匀度等特征参数；依据与国家标准相 一致的判断指标与相应的检测算法来识别和检测珍珠品质。实验结果表明，设计的基于单目多视角机器视觉装置 能保证在一个统一的颜色系统中一次获得珍珠整个球体表面的图像，可实时完成珍珠的颜色、光泽度及均匀度等 外观品质指标的视觉检测与分类，各个指标的检测精度均达到了８０％以上。 关键词：珍珠　品质检测　机器视觉　单目多视角　图像融合 中图分类号：ＴＰ３９１４；ＴＳ９３３２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０４０２７６０８ 年轮状同心分布的珍珠质层，二分光反射模型能较 　　引言 好地揭示珍珠表面的光反射机制。光线在珍珠表面 珍珠是一种珍贵的有机宝石，其质量取决于大 的反射主要由２部分组成，即镜面反射光和漫反射 小、形状、颜色、光泽度和瑕疵等外观特性，其中评价 光。这２部分的光线对判别珍珠的颜色和光泽有着 珍珠质量的主要标准是光泽度、颜色及均匀性。珍 十分重要的意义。光滑表面的反射光一般很强，而 珠光泽实际上是珍珠质从表面到疏松层由光的反射 粗糙表面的漫反射光由于射向各个方向，则其亮度 ［３］ 散射综合作用形成的。珍珠光泽的强弱与珍珠层厚 相对比较弱。因此，珍珠高反光区 中包含着大量 度、珍珠层文石或方解石排列的有序程度、珍珠的生 的光亮信息，在检测珍珠光泽度的时候需要特别关 长状况、水体微量元素等有密切关系，它既是珍珠层 注；对于漫反射光形成的光亮区域则主要包含着物 厚度的一种外在指标，又是珍珠母贝生长健康情况 体表面光谱反射率等信息，尤其适用于珍珠颜色的 的一种体现。在珍珠饰品中，只有光泽度较好并且 检测。本文将二分光模型作为设计光源和检测光泽 相互之间颜色差异较小的饰品才具有更高的价值。 度及颜色的理论基础，对 ５个不同视角的珍珠图像 因此，对珍珠颜色、光泽度以及色度均匀性的检测与 进行融合检测珍珠品质。 分类尤为重要。 １　单目多视角立体视觉装置设计 目前国内外对珍珠颜色、光泽度和色度均匀性 的分类研究比较鲜见，国外已有相关测量珍珠光泽 １１　装置构成 度级别和色度级别的检测设备，价格高达几十万美 为了一次性、全方位地获取被检珍珠整个球体 元，具体相关资料没有披露。目前国内对珍珠颜色 表面的图像，本文设计了由１台普通 ＣＭＯＳ摄像机 和光泽度测量与分类的研究仍处于起步阶段，李革 和４个平面镜构成的单目多视角立体视觉装置，通 等［１－２］用 ＨＩＳ颜色模型和 ＨＳＬ颜色模型分别对珍 过一个摄像机的一次成像来获取从５个不同视角拍 珠颜色和光泽度进行了测量与分类，由于检测所用 摄的珍珠表面图像，实现一种以珍珠为观察中心的 珍珠图像属于平面图像以及缺少对珍珠表面的漫反 全方位视觉装置。为了能较