(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210642907.2 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 石河子大 学 地址 832000 新疆维吾尔自治区石河子市 北四路221号 (72)发明人 张若宇　杨萍　宋方丹　王培宇　 李浩　韩晨阳　 (74)专利代理 机构 北京知汇林知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11794 专利代理师 叶晨晖 (51)Int.Cl. G01N 21/03(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/88(2006.01) G01N 21/95(2006.01)G01N 21/84(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/40(2006.01) G06T 5/50(2006.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 7/187(2017.01) G06V 10/141(2022.01) G06V 10/54(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 便携式皮棉轧工质量分级检测装置及检测 方法 (57)摘要 本发明涉及皮棉轧工质量检测技术领域， 尤 其涉及一种便携式皮棉轧工质量分级检测装置 及方法。 检测装置包括检测对象皮棉； 设置有箱 体、 把手、 CCD相机、 方形光源、 双光轴滚珠丝杆直 线导轨滑台、 透光压棉板、 可抽拉式透光抽屉、 伺 服电机、 电脑等； 检测方法的实施步骤包括： 利用 上述检测装置对不同轧工质量等级的皮棉图像 进行采集； 图像预处理； 对棉层表面的疵点种类 以及疵点数目进行识别和计数； 获取棉 层表面纹 理特征； 用机器学习的方法建立 皮棉轧工质量分 级判别模型。 检测装置为便携式， 体积小、 操作简 单、 检测效果好； 该方法能够完成皮棉轧工质量 等级的有效判别， 可提高轧工质量检测准确率， 减少劳动强度。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114894716 A 2022.08.12 CN 114894716 A 1.一种便携式皮棉轧工质量分级检测装置， 其特征在于所述检测装置结构主要包括： 检测箱体、 检测箱箱门， 箱体内的上顶部与下底部， 分别设有CCD相机和方形光源， 箱体内还 设有透光压棉板、 可抽拉式透光抽屉、 双光轴滚珠丝杆直线导轨滑台、 伺服电机， 所述双光 轴滚珠丝杆直线导轨滑台的结构包含： 光轴、 滚珠丝杆， 所述透光压棉板通过压棉板连接件 与箱体固定连接， 所述可抽拉式透光抽屉通过光轴、 滚珠丝杆连接于双光轴滚珠丝杆直线 导轨滑台上， 所述可抽拉式透光抽屉位于透光压棉板的正下方， 通过伺服电机控制可抽拉 式透光抽屉上下运动， 实现可抽拉式透光抽屉的高度调节和调整棉 样与透光压棉板之 间的 压力； 待检测的棉样放置于可抽拉式透光抽屉中， 其中一组CCD相机正对透光压棉板， 用于 采集棉样正面图像； 另一组CCD相机正对可抽拉式透光抽屉， 用于采集棉样反面图像； 两组 CCD相机均 与电脑相连接； 所述电脑用于所采集的棉样图像的图像处理、 图像数据处理分析以及建立分类判别模 型， 实现皮棉轧工质量的准确判别。 2.如权利要求1所述的便携式皮棉轧工质量分级检测装置， 其特征在于所述检测箱体 上设有把手， 所述检测箱 箱门上设有取样口。 3.一种基于权利要求1所述的便携式皮棉轧工质量分级检测装置的检测方法， 其特征 在于主要包括以下步骤： 步骤1： 采集清晰的皮棉图像： 准备一定质量轧工质量等级评定为好、 中、 差的棉样若干并依次编号； 打开检测装置的 检测箱箱门， 将称取的棉 样按照编号依次放置于可抽拉式透光抽 屉上， 关闭检测箱箱门， 打 开两组方形光源， 然后控制伺服电机开始工作， 推动可抽拉式透光抽屉向上运动至合适位 置， 利用透光压棉板对棉样进行压缩， 压缩至最佳状态后， 利用电脑控制两组CCD相机对棉 样的正反面图像进 行采集， 并对图像进 行储存， 用于后续的图像处理； 图像采集结束后控制 伺服电机使得 可抽拉式透光抽屉返回原位， 依次换 下一个棉样继续进行图像采集； 步骤2： 对 采集到的皮棉图像进行图像预处 理： a、 对采集到的皮棉图像进行相应的裁剪， 去除因为光源反光原因造成的干扰， 最终的 图片大小相一 致； b、 利用多尺度同态滤波增强算法对皮棉图像进行图像增强， 改善图像质量， 增加疵点 和皮棉本身的对比度； 步骤3： 获取棉层表面的疵点种类及数目： 现根据疵点在形态和颜色方面的不同， 将疵点种类分为疵点类和僵片类， 其中疵点类 包括破籽、 不孕 籽、 软籽表皮和带纤维籽屑， 僵片类单独作为 一类， 所采用的方法如下： a、 对于疵点类， 用多尺度同态滤波增强后的图像提取RGB颜色空间中的B通道进行特征 识别， 而后对获得的B通道图像进 行基于阈值的图像 分割处理， 通过皮棉增强后图像直方图 确定最佳阈值； 分割后用标记连通 域的方法对疵点的个数进行计数； b、 对于僵片类， 利用原图提取YCbCr颜色空间的Y通道、 Cb通道、 Cr通道， 采用Y通道与Cb 通道相减的方法对僵片类特征进行识别， 用阈值分割的方法对僵片类疵点进行图像分割， 对分割后的图像进 行开运算处理， 消去边缘毛刺， 避免因边缘不平整造成的目标误识别， 运 用闭运算处理对检测对 象内部空洞进行填充， 减少图像中因棉纤维遮挡造成的检测 错误， 然后用标记连通区域的方法对僵片个数进行计数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114894716 A 2步骤4： 获取棉层表面的纹 理特征： 根据棉层清晰度、 表面平滑度、 棉层蓬松、 均匀性和纤维纠结程度 特性在图像上的体现 方式， 采用统计法中的灰度共生矩阵方法来提取棉层表面的纹理特征， 具体为， 读取图像， 运用灰度共生矩阵方法， 将得到的能量、 熵、 惯性矩、 相关性的均值和标准差作为最终的纹 理特征； 步骤5： 根据获取到的疵点种类及数目、 纹 理特征建立分类判别模型： 利用机器学习算法中的支持向量机方法建立皮棉轧工质量分级判别模型； 以获取的皮 棉纹理特征和疵点数目作为输入量， 将皮棉轧工质量等级作为输出量， 实现皮棉轧工质量 的准确判别； 步骤6： 进行检测结果的可视化展示并进行保存： 利用电脑软件设计的GUI界面将皮棉轧工质量分级的检测结果进行可视化展示并对结 果进行保存。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114894716 A 3