基于dsp的柑橘果实自动识别系统

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1、2015年2月农机化研究第2期基于DSP的柑橘果实自动识别系统邹继欣，崔天时，邢伟(东北农业大学，哈尔滨150030)摘要:根据智能采摘机器人视觉定位系统对准确性、实时性、便携性的要求，建立了基于DSP的柑橘果实自动识别系统。系统提取YCbCr颜色空间中的Cr红色色差分量，通过DSP对柑橘视频数据进行图像分割、特征提取，成功识别出柑橘果实。在介绍了系统组成的基础上，详细分析了DSP识别柑橘果实的原理。经验证，在自然光条件下，该系统识别出单个柑橘果实的时间小于40ms，且准确率达96．26%，满足了准确性、实时性、便携性的要求

2、。关键词:图像分割;柑橘果实;自动识别;DSP中图分类号:TP391．4;S126文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0166－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.0400引言1实验系统与图像获取随着人口老龄化以及农村劳动力向城市的转移，1．1实验系统组成导致农村劳动力减少，因而智能采摘机器人的研究和系统的关键技术是对柑橘果实视频图像的有效开发成为国内研究的热点之一。智能机械手能否实分割及准确地提取出柑橘果实面积、轮廓、形状等重现实时、精准地探测果实位置是智能采摘机器

3、人研究要信息。DSP相对其他嵌入式芯片而言，拥有专门的成败的关键，而国内的研究则大多集中在传统机器视逻辑运算单元和乘法单元，采用哈佛体系结构，从而觉系统上。传统机器视觉系统大多采用PC机作为核保证了DSP的实时性处理速度，降低了成本。本文选心处理器，虽然可靠性和精度都很高，但因其体积与用的核心芯片为TI公司的TMS320DM642，它是一种功耗的限制不能在智能采摘机器人中应用。为了满32位定点型的DSP芯片，具有超长指令字结构足实际应用的要求，除对识别设备的集成度、便携性、(VLIW)，支持每个时钟周期在8个功能单元同时执可

4、升级性都有极高的要求外，对程序设计中采用的算行32bit指令。该芯片具有灵活且可配置的视频端法的可靠程度也有很高要求。TI公司的TMS320C64x口，有利于视频数据信息快速传输。同时，DM642采DSP系列的DM642芯片具有体积小、质量轻、图像处用了两级缓存结构:一级程序缓存(L1P)为16kB，一理能力强等诸多优点。DM642的600MHz高速运算级数据缓存(L1D)为16kB;二级缓存(L2)有256kB，能力、EDMA和EMIF的高速数据传输能力，以及它的为数据和程序空间共享，使得程序的执行效率得到了视频编/解码单

5、元无缝连接的灵活且可配置的视频端大大提高。口的特点，为实现智能采摘机器人实时、精准地果蔬系统由CCD摄像头、核心处理器TMS320DM642、采摘提供了极有利的条件。为此，构建了以存储器SDＲAM、视频解码器TVP5150、视频编码器TMS320DM642作为核心处理器的柑橘果实识别系SAA7121和显示器等组成。本文的核心算法和图像统，通过对柑橘果实Cr红色色差分量信息进行预处处理部分都在DM642中完成，设计的识别系统在如理、阈值分割、形态学处理、特征提取等处理过程，成图1所示的硬件平台上实现。功识别了柑橘林中任意柑橘树

6、上的果实，为下一步的1．2图像获取定位工作做好了准备。在2013年10－11月份柑橘采摘期，使用CCD摄像头在湖北孝感农场柑橘果园在自然光照条件下采收稿日期:2014－03－13集了60幅柑橘树视频图像(柑橘果实被遮挡部位的基金项目:国家“863计划”项目(810028)作者简介:邹继欣(1989－)，女，黑龙江兰西人，硕士研究生，(E－mail)面积不超过果实本身面积的1/2)，每幅图像都是24849985702@qq．com。bit真彩色。通讯作者:崔天时(1967－)，男，哈尔滨人，副教授，硕士生导师，博士，(E－ma

7、il)tsc@neau．edu．cn。在大量实验基础上，发现了不同采集距离下图像·166·2015年2月农机化研究第2期中果实大小不同对目标果实识别效果的影响规律，得橘果实视频图像处理结果显示在显示器上。该系统每知图像的采集距离约为0．5m较合适。秒钟可以处理25～30帧图像，满足实时性的要求。图1系统组成Fig．1Systemcomponents图2软件流程图2系统软件设计Fig．2Softwareflowchart为了在硬件系统上完成柑橘果实视频图像数据3柑橘果实视频图像分割的采集和柑橘果实图像分割工作，在CCS3．3平

8、台上柑橘果实视频图像分割算法分为4部分，其中由采用C语言编写了TMS320DM642的应用程序，流程于CCD摄像头信号经TVP5150解码芯片输出为ITU如图2所示。－BT．656视频数据流，包括了图像亮度Y、蓝色色差硬件设备连接完毕后，进行程序加载。对各模块Cb和红色色差Cr信息，这3个