水果表面信息采集中全真采像技术的研究成果(3)

　　2． 2． 2 运动干预成像

　　运动干预成像是指采取强制措施调整水果的初始运动状态后解除干预，对在重力场中自由运动过程中的水果进行成像的采像方法。运动干预成像的突出优势是可获得“无背景”图像，简化了图像分割，可有效提高分析、运算速度，但需进行水果的初始运动状态及运动轨迹和成像系统的精准配置。

　　Ｒaytec Vision SpA 公司研发的 Ｒaynbow 系列分选设备中，采用了对抛落过程中自由运动物料进行空中成像技术。物料在离开输送带转入自由下落过程中，布置于抛物线轨迹一侧(或两侧)相机对下落物料进行多次、多角度采像。由于飞行过程瞬间成像，可得到无背景图像，在配备可高速成像高像素相机及高速运算系统时，可用于大规模的分选作业。

　　该方法的优势在于如下:对自由运动物体多次、瞬间成像可快速获得巨量样本的信息，如能对自由运动物体初始运动状态进行主动调整，使之适应获得物料表面全真信息的要求，将为依据水果表面信息进行分选作业提供全面、精准的信息来源。

　　3 存在的问题

　　1)对已有研究和技术分析可知:受制于水果曲面形状，无论是静止采像或运动采像，均存在不同原因导致的不同程度表面信息的漏采和失真。采用多相机、多工位或多图幅采像，尽管可解决表面信息的漏采问题，但在有限的图像中真实反映任意表面区域的图像信息，尤其是获取大量个体的低失真度的表面信息十分困难。

　　2) 在大批量分选作业中，当要求高精度分选时，即便能够不计代价地获取水果表面的全真信息，海量的数据及运算量还将产生很高的数据分析、判断系统硬件配置费用，使分选设备性价比下降，与现有的人工分选相比无优势可言。

　　4 展望

　　随着对食品安全要求的提升，对水果分级精度的要求势必越来越高，研究作为大宗农产品的水果表面全真信息的快速采集技术，有助于水果分级技术水平的提高，将成为今后一个重点研究方向。对于以不破坏整体性、不改变外观为前提的水果分级作业，以表面信息为分析判断基础和定级依据，在目前及今后仍不失为一种行之有效的作业方法。针对水果资源特点及分选要求，快速获得巨量个体的全面、真实的表面信息，是保证分选效果的基础和保障。

　　鉴于水果外表面复杂的几何、物理特性，全面、精确获取其表面信息技术难度高，尽管投入了高速度的数据采集、传输及运算系统，开发了数学校正、图像识别算法，大多对问题的解决事倍功半。依据表面信息进行水果分级作业效果的提高，一方面应针对不同水果的生物特性、质量要求、作业要求，合理规划表面信息采集方法及流程，粗精分流，提升效率和准确性;另一方面，解决水果表面图像采集及分选应考虑多种技术集成的应用研究，应重点开发或集成针对空间自由运动物体的快速、高保真曲面立体(扫描)成像的技术和装备，采用机械、光学及运算相结合的水果运动调整、光环境配置、图像合成及模糊速算技术，兼顾水果的几何特征和生物特性，同时简化采集图像的背景信息，从根本上解决水果分级作业中复杂表面全真信息的来源问题。

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