研究目的
介绍一种采用辛普森算法结合普通相机实现高精度实时直径测量的方法,适用于水果分类等场景,以解决人工测量和激光测量方法在移动性和速度方面的局限性。
研究成果
采用辛普森算法设计的直径测量软硬件系统实现了93%至99%的准确率,当被测物体直径与校准直径相近时精度更高。该方法适用于水果分级等需要实时大批量测量的场景,但需谨慎管理校准流程。未来工作可研究自动校准调整功能,以实现无需人工干预的更广范围物体尺寸测量。
研究不足
测量的准确性高度依赖于校准;被测物体直径与校准直径之间的差异越大,误差就越高(观察到的最大误差达7%)。该系统最适合对精度要求不高的应用场景,例如传送带上的水果分拣,且由于采用固定穹顶设置可能不具备移动性。为保持精度,需要针对不同尺寸的物体调整校准,这可能导致实时应用中出现延迟。
1:实验设计与方法选择:
本实验采用基于辛普森算法(用于面积和直径计算)的机器视觉系统测量物体直径,通过图像处理区分物体与背景。该算法将图像分割为窗口(像素),通过统计非背景像素数量计算尺寸。
2:样本选择与数据来源:
使用已知直径的多种水果作为测试对象评估测量精度。通过特定尺寸(如52毫米)的标准物体进行校准以设定参考值。
3:实验设备与材料清单:
采用带相机和LED照明系统(色温约6500K)的穹顶暗箱采集图像。所用相机为普通型号(未注明具体型号),物体置于穹顶内进行测量。
4:实验流程与操作步骤:
在受控光照条件下将物体置于穹顶内,拍摄图像后通过辛普森算法处理,基于像素计数检测并测量直径。采用单点法校准并将参考值存储于软件,多次重复测量以评估准确性。
5:数据分析方法:
通过对比实测直径与真实直径计算精度,将结果制表并分析校准差异相关趋势。根据窗口尺寸(像素分辨率)评估处理速度。
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