基于图像处理的芒果信息采集系统设计

韦诗芹 赵耀毅 张煜宸 谢友 黎崇路

（广西科技大学电气与信息工程学院，广西柳州 545000）

随着生活水平的提高，人们对生活品质有了新的要求，食品安全是人们关心的重点。芒果作为富含营养物质的热带水果，受到人们的欢迎。但是，芒果存放久了后表面会产生黑斑，这种情况称为芒果褐变，褐变后的芒果会严重影其营养、风味及外观品质[1]。芒果信息采集系统利用图像处理技术，对芒果采摘到其腐烂过程中其表面信息进行连续的图像采集与数据分析，通过采集大量不同条件下不同品种的芒果表面变化数据，能够得到相对准确的在不同条件下不同品种芒果的表面信息变化曲线，识别出芒果黑斑，并将其应用于芒果分拣，能够快速的将芒果分类为不同的品质，筛选出坏果烂果提高芒果质量。基于图像处理技术的分拣技术对芒果的损伤更小，是一项十分有前景的分拣技术。

1 系统方案

本系统选用西门子PLC 做为主控制器，控制步进电机带动托盘和芒果进入照相区，触发拍照，并将图片传入计算机，计算机使用相关软件进行图像处理，计算出芒果表皮黑斑的面积，最后将面积的数值用曲折图显示出来，实现整体自动化。

2 系统硬件设计

2.1 系统执行机构设计

图1 系统执行机构

根据设计要求，系统执行机构分为箱体和底板。拍照的箱体环境要求相对密封，外界光线不易对拍照造成影响，同时内部光线不易逃出造成补光不足。因此，需要使用自动门，当芒果需要进入箱体时自动门打开，拍照时自动门闭合，制造出相对密封的环境。此外，还需要使用多处光源补光，使补光更加均匀。底板上安装电机与托盘结构，电机通过齿轮与皮带带动安装在滑杆上的托盘使托盘能够前后移动，实现芒果自动传送功能，系统执行机构示意图如图1 所示。

2.2 系统硬件电路电气原理图

整个系统电气接线为两个并联结构，分别是使用220V 电源电压器件的并联和使用24V 电源电压的器件并联。220V 交流电通过断路器后与其连接的是直流电源，运行指示灯和两组LED 灯。运行指示灯直接与220V 交流电相连，当断路器接通电时运行指示灯会直接点亮，所以只要运行指示灯为点亮状态就说明设备是通电的，其电气原理图如图2 所示。

图2 电气原理图

3 图像处理

3.1 图像处理流程

在设计中图像采集装置将图像采集后，MATLAB 将原始图像进行剪切，得出所需要处理的那部分RGB 图像，再将RGB 图像转化成灰度图像，根据灰度图像查找黑色的像素点将芒果的黑斑特征进行提取，最后将特征提取的图像二值化，对二值图差值处理得到差值图后将差值图保存，并且计算二值图像的像素点的面积，即芒果黑斑的面积。

3.2 图像处理效果

通过调试，能够将芒果图像黑斑提取出来，并将以二值图的效果显示，基本上达到设计要求。图像处理后的效果图如图3的所示。

图3 图像处理的效果图

4 结论

设计的芒果信息采集系统能够实现将装置采集到的芒果图像进行自动处理，并且还能使用WINCC 作为组态监控对整个工作过程进行监控，基本实现对芒果黑斑提取以及识别处理做到自动化，不论是控制器PLC 与组态界面的结合，采集软件的工作，或是MATLAB 软件的使用，都对整个工作过程起到关键性作用，三者各自分工合作，互相协调，实现整个工作自动化。