具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于图像识别的鲜食玉米果穗切头方法，如图1所示，包括：

步骤S10，获取托盘以及托盘中的鲜食玉米果穗图像。

在本实施例中，通过工业相机获取托盘以及托盘中的鲜食玉米果穗图像。在具体实施例中，在托盘到达果穗切头工位后，控制工业相机对托盘及鲜食玉米果穗进行拍摄。

步骤S20，根据图像确定鲜食玉米果穗大小头方向。

在本实施例中，将图像中的鲜食玉米果穗与数据库中的玉米果穗图像进行匹配，区分出鲜食玉米果穗大小头以后，再判断当前鲜食玉米果穗大小头在托盘中相对于切刀的位置。

步骤S30，控制托盘旋转，以使鲜食玉米果穗大小头位于预设位置。

在本实施例中，在系统中预先设置标准位置，控制托盘旋转，直至托盘中的鲜食玉米果穗到达该预设的标准位置。在具体实施例中，预设位置即鲜食玉米果穗切头就位位置。

步骤S40，控制切刀对鲜食玉米果穗进行切头操作。

在本实施例中，在切头操作执行之前，通过固定装置将鲜食玉米果穗进行固定，例如通过环形的橡胶镇压轮，通过控制橡胶镇压轮下压，从而固定住鲜食玉米果穗，再控制切刀对鲜食玉米果穗进行切头操作。

本发明实施例提供了一种基于图像识别的鲜食玉米果穗切头方法，基于图像处理算法，识别出鲜食玉米果穗的大小头，通过可旋转的转盘使鲜食玉米果穗的大小头旋转至目标位置，然后进入切头工序，有效的解决鲜食玉米现有的以人工为主的果穗切头方式，降低了劳动强度，提高了劳动效率，提升了鲜食玉米加工质量。

作为可选的实施方式，在步骤S10还包括：

通过设置有限位槽的上料机构使鲜食玉米果穗以预设姿态上料至托盘中；预设姿态为：鲜食玉米果穗大头在前，或，鲜食玉米果穗小头在前。

在本实施例中，上料机构包括带有限位槽的传送带，上料机构的传送带出口正下方为空托盘，鲜食玉米果穗在掉落进空托盘之后，托盘下方的传送带将托盘传向下一个工位。通过设置有限位槽的上料机构，可以保证鲜食玉米果穗的初始姿态只存在两种情况：鲜食玉米果穗大头在前，或，鲜食玉米果穗小头在前。

作为可选的实施方式，若图像中鲜食玉米果穗大小头处于预设位置，则执行切头操作；

若图像中鲜食玉米果穗大小头未处于预设位置，则控制托盘旋转180度，再执行切头操作。

在本实施例中，由于鲜食玉米果穗的初始姿态只存在两种情况，因此只需要控制托盘旋转180度，即可使鲜食玉米果穗大小头位于预设位置。

作为可选的实施方式，步骤S20包括：

步骤S21，对图像进行滤波降噪预处理。

在本实施例中，对待处理的鲜食玉米果穗图像进行滤波等预处理，除掉拍照过程中可能存在的噪声等污染信息，保证后续图像处理结果的准确。

步骤S22，采用基于改进canny算子的分割操作，获取图像中鲜食玉米果穗大小头的二值图像。

在本实施例中，采用一种改进后的Canny算子对图像进行分割，通过分割将图像中的感兴趣目标物体，也就是鲜食玉米果穗提取出来。

步骤S23，对二值图像进行膨胀和腐蚀操作，得到鲜食玉米果穗大小头部位的像素点信息。

在本实施例中，采用数学形态学的方法，即膨胀与腐蚀(Dilation与Erosion)操作，消除二值图像中的噪声，分割出独立的图像元素，在图像中连接相邻的元素，寻找图像中的明显的极大值区域或极小值区域，求出图像的梯度。腐蚀和膨胀是对白色部分(高亮部分)而言的，不是黑色部分。膨胀就是图像中的高亮部分进行膨胀，“领域扩张”，效果图拥有比原图更大的高亮区域。腐蚀就是原图中的高亮部分被腐蚀，“领域被蚕食”，效果图拥有比原图更小的高亮区域。具体地，膨胀或者腐蚀操作就是将图像(或图像的一部分区域，我们称之为A)与核(我们称之为B)进行卷积；腐蚀与膨胀是相反的操作，腐蚀是求局部最小值。通过膨胀与腐蚀，得到鲜食玉米果穗大小头部位的像素点信息。

步骤S24，将鲜食玉米果穗大小头两端的像素点信息进行比较，若第一端的像素点较多，第二端的像素点较少，则第一端为鲜食玉米果穗大头，第二端为鲜食玉米果穗小头。

在本实施例中，由于鲜食玉米果穗的形态特征，决定了其大小头部分的像素点数量存在差异，因此在得到鲜食玉米果穗大小头部位的像素点信息之后，可以通过比较像素点数量的方式，判断出哪一端是大头，哪一端是小头。

作为可选的实施方式，在步骤S10之前，还包括：

控制托盘达到切刀工位。

在本实施例中，在切刀工位上，进行托盘旋转操作，可以避免传送带传送期间托盘又发生了旋转，从而导致的偏差。

作为可选的实施方式，在步骤S40之前，还包括：

获取鲜食玉米果穗与切刀的图像；

根据鲜食玉米果穗小头与切刀之间的距离，判断鲜食玉米果穗是否就位。

在本实施例中，通过推进机构，使鲜食玉米果穗的小头，即待切部位，与切刀之间的距离满足之后的切头操作要求。在具体实施例中，推进机构固定在传送带上方，可以通过可升降的支架安装，使推进机构在托盘就位后，调整推进机构至鲜食玉米果穗的高度。

作为可选的实施方式，控制托盘旋转，以使鲜食玉米果穗大小头位于预设位置，其中预设位置的判断条件还包括：

当鲜食玉米果穗边缘与切刀之间距离小于5个像素时，判断鲜食玉米果穗已就位；

当鲜食玉米果穗边缘与切刀之间的距离大于20个像素时，判断鲜食玉米果穗未就位，并控制托盘旋转，直至鲜食玉米果穗边缘与切刀之间距离小于等于5个像素。

如果鲜食玉米果穗边缘与切刀之间的距离小于5个像素，则认为鲜食玉米果穗的小头位置距离齿轮切刀最近，鲜食玉米果穗不需要进行旋转调头操作；如果两者的距离大于20个像素及以上，则认为鲜食玉米果穗的小头位置距离齿轮切刀很远，此时需要对鲜食玉米进行旋转调头操作。

在本实施例中，为了防止周围环境导致的托盘旋转，通过前述方法调整鲜食玉米果穗的位置，确保鲜食玉米果穗已就位，可以执行切头操作。

本发明实施例还提供了一种基于图像识别的鲜食玉米果穗切头装置，包括视觉传感器、图像处理模块、单片机、皮带轮组件和齿轮切刀，其中：视觉传感器通过第一支架固定在传送带上方，视觉传感器用于获取托盘以及托盘中的鲜食玉米果穗图像；图像处理模块与视觉传感器电连接，图像处理模块用于根据图像确定鲜食玉米果穗大小头方向；单片机分别与视觉传感器和图像处理模块电连接，单片机用于控制托盘旋转，以使鲜食玉米果穗大小头位于预设位置；皮带轮组件包括大皮带轮和小皮带轮；大皮带轮的中心轴与驱动电机的输出轴连接；小皮带轮的中心轴与托盘背面的中心位置固定连接；齿轮切刀由单片机控制，齿轮切刀用于对鲜食玉米果穗进行切头操作。

在本实施例中，基于图像识别的鲜食玉米果穗切头装置采用基于图像处理算法的前述方法，识别出鲜食玉米果穗的大小头，通过可旋转的转盘使鲜食玉米果穗的大小头旋转至目标位置，然后进入切头工序，有效的解决鲜食玉米现有的以人工为主的果穗切头方式，降低了劳动强度，提高了劳动效率，提升了鲜食玉米加工质量。

作为可选的实施方式，还包括：第一光电传感器，与视觉传感器一同设置在传送带上方的第一支架上，第一光电传感器的信号输出端与单片机的第一信号输入端连接；单片机接收第一光电传感器发出的信号，控制视觉传感器执行拍照动作。

在本实施例中，如图2所示，单片机采用CY24533A芯片，第一光电传感器与单片机的P1_3引脚连接，视觉传感器与单片机的P2_2引脚连接。通过光电传感器触发拍照信号。单片机通过控制电路控制驱动电机运作。

作为可选的实施方式，还包括：第二光电传感器，通过第二支架固定设置在小皮带轮和大皮带轮之间；在小皮带轮轴心对称的表面上设置反光涂层；在小皮带轮每旋转180度时，第二光电传感器通过反光涂层触发信号，并将信号发送至单片机；单片机根据信号控制驱动电机，使驱动电机停止。

在本实施例中，第二光电传感器与单片机的P1_5引脚连接。小皮带轮整体不反光，通过在小皮带轮表面设置反光涂层，使第二光电传感器在小皮带轮每转180度时，触发一次信号，减少了每一次旋转时，单片机需要根据驱动电机的转速、时间等参数来计算小皮带轮旋转的角度造成的计算负担。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。