本发明涉及农产品领域，具体涉及一种用于食用菌加工生产线的杂质识别系统及方法。
背景技术：
1、食用菌生产季节性强，企业在农产品上市季节需要对大量原材料进行及时加工。为了提高产品质量，食用菌加工生产线自动化的关键技术之一是食用菌半成品中的异物检测。目前常用的异物无损检测手段是x射线异物检测系统，它能用于金属、玻璃、石头等高密度异物的检测。然而，x射线检测系统无法分辨与农产品背景色接近的异物，如发丝、塑料薄膜等。而发丝、塑料薄膜又会粘附在农产品的表面，容易被遮挡使检测难度更大，现有的基于视觉的异物检测手段又无法检测到粘附在农产品表面的发丝、塑料薄膜等异物，造成遗漏的瑕疵品流入市场。
2、因此，为解决食用菌加工生产线异物的图像检测难题，研发一种杂质识别系统及方法是具有重要经济价值的。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于食用菌加工生产线的杂质识别系统及方法，该发明能在食用菌自动化加工生产过程进行实时监测，通过x射线检测装置初步筛查非细丝状异物，以及通过振动装置及微细空气发生装置使透明包装瓶中的细丝状异物翻滚上浮，从而检测到粘附在食用菌表面的细丝状异物，避免了因被遮挡导致瑕疵品遗漏的问题。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，包括如下步骤：
4、s1.传送带将装有食用菌的透明包装瓶输送至灌装口的正下方，所述灌装口向所述透明包装瓶注入食用菌储存液；
5、s2.所述传送带继续将灌注完成的透明包装瓶输送至检测平台，所述检测平台通过x射线检测装置获取所述透明包装瓶中的x光图像，并将所述x光图像发送至信息处理装置，当所述信息处理装置检测到非细丝状异物时，通过剔除机构将所述透明包装瓶推送至待定传送带，否则，进入下一步骤；
6、s3.所述检测平台通过振动装置向所述透明包装瓶发送超声波，再将微细空气发生装置的出气口插入瓶底形成不同大小的气泡并使液体从下往上翻滚，数字摄像机在所述透明包装瓶中的液体翻滚时连续获取液面的图像信息；
7、s4.所述数字摄像机将获取的图像信息发送至信息处理装置，所述信息处理装置对所述图像信息进行图像预处理，所述信息处理装置基于图像预处理后的所述图像信息获取图像的灰度显著性特征以及彩色显著性特征，结合所述灰度显著性特征以及所述彩色显著性特征，通过图像分割算法对食用菌图像中的异物区域进行分割，获取细丝状异物的轮廓；
8、s5.当信息处理装置检测到所述透明包装瓶中的细丝状异物时，通过剔除机构将所述透明包装瓶推送至待定传送带；
9、s6.重复上述步骤s1-s5。
10、在本方案中，传送带将装有食用菌的透明包装瓶输送至灌装口的正下方，灌装口向透明包装瓶注入食用菌储存液，通过传送带将灌注完成的透明包装瓶输送至检测平台，该检测平台首先通过x射线检测装置，对透明包装瓶中的非细丝状异物进行检测，再通过振动装置向透明包装瓶发送超声波，将使透明包装瓶中的液体振动，不仅使瓶中食用菌摇匀还能使粘附的杂质松脱，此时再将微细空气发生装置的出气口插入瓶底形成不同大小的气泡并使液体从下往上翻滚，由于细丝状异物密度较小，将在气泡及翻滚力的作用下上浮至液面，数字摄像机在透明包装瓶中的液体翻滚时连续获取液面的图像信息，将图像信息发送至信息处理装置，信息处理装置基于图像预处理后的图像信息获取不同时刻的灰度显著性特征以及彩色显著性特征，基于灰度显著性特征以及彩色显著性特征通过图像分割算法对食用菌图像中的异物区域进行分割得到细丝状异物的轮廓，该方式能有效地抑制食用菌背景，突出异物图像，即使杂质的颜色与农产品背景色接近，它仍然可以准确识别出杂质，从而及时发现翻滚过程中的异物杂质，避免了瑕疵品流入市场。
11、作为所述杂质识别方法的进一步技术方案，所述彩色显著性特征基于l＊a＊b＊色彩空间在二维空间反向投影的方法检测与食用菌颜色不同的异物，l＊a＊b＊颜色空间的a和b分量是对颜色范围的描述，其色彩空间要比rgb色彩空间大，能够映射rgb颜色空间所能描述的所有色彩信息，克服了传统颜色分割方法的缺点，具有较好的实时性和鲁棒性；
12、其中，所述反向投影输出图像像素点值的概率为：
13、
14、其中，b(xi)表示在位置xi上像素对应的直方图第b(xi)个bin，直方图共m个bin，qn表示第n个bin的值，α(xi)中储存的数值代表了被测图像中符合特征的直方图那块区域的概率；将得到的概率值反向投影到给定的图像中，若某一区域的概率值远低于主概率值，则判定该区域对应有异物。
15、作为所述杂质识别方法的进一步技术方案，读入8位rgb原始图片，映射到l＊a＊b＊色彩空间，取l通道，作零均化和归一化处理获取自适应阈值，再将l＊a＊b＊色彩空间中的a分量和b分量分别取反向投影，并分别通过所述自适应阈值得到二值化图像，两者取“或”，得到颜色特征图像。
16、作为所述杂质识别方法的进一步技术方案，所述灰度显著性特征获取过程为：
17、s31.遍历所述图像信息所有像素点，如果当前像素点的灰度级小于阈值a且未被标记时，将该像素点标记为可疑像素点，并执行下一步骤；
18、s32.检测所述可疑像素点所在的线结构的方向和宽度，如果线结构的宽度小于设定阈值，则将该像素点标记为可能的杂质像素点，否则标记该像素点为背景像素点，当遍历完整个图像，则执行下一步骤；
19、s33.遍历所有像素点，如果当前像素点被标记为可能的杂质像素点且该像素点未被标记，则执行下一步骤；
20、s34.沿着所述像素点所在的线结构方向检测相邻的可能杂质像素点所在的线结构方向，如果所述像素点与相邻像素点的所在线结构的方向偏差不超过45°，将该像素点记为最终的杂质像素点，否则所述像素点为背景像素点；
21、s35.当依次遍历完所有不同灌装时刻的图像信息，获取最终的杂质提取图像。
22、作为所述杂质识别方法的进一步技术方案，所述线结构的方向分为0°、22.5°、45°、67.5、90°、112.5°、135°及157.5°。
23、在本方案中，通过结合灰度值与线方向延续性的线结构检测算法在复杂背景下的线结构特征的提取，对于一定宽度的线结构特别敏感，同时也有一定的抗噪能力，同时还能提升处理速度。
24、作为所述杂质识别方法的进一步技术方案，为进一步提高识别精度和效率，所述信息处理装置通过区域像素统计的方法对所述最终杂质提取图像进行去噪和线结构细化处理，然后再用传统形态学的细化迭代的方法对处理结果进行杂质骨架的提取。
25、作为所述杂质识别方法的进一步技术方案，对所述杂质骨架进行提取并统计杂质骨架的像素数目，然后通过像素数目与需要检测的杂质最小长度的骨架像素数目的比较来进行图像中有无杂质的判断。
26、一种用于食用菌加工生产线的杂质识别系统，包括灌装口、数字摄像机、传送带及检测平台；
27、所述传送带将装有食用菌的透明包装瓶输送至灌装口的正下方，所述灌装口向所述透明包装瓶注入食用菌储存液，所述透明包装瓶经所述传送带进入所述检测平台，所述检测平台通过x射线检测装置检测所述透明包装瓶中的非细丝状异物，再通过振动装置及微细空气发生装置使所述透明包装瓶中的细丝状异物翻滚上浮，并通过所述数字摄像机获取整个翻滚过程的图像信息，所述图像信息传送至信息处理装置，所述信息处理装置检测所述透明包装瓶中存在的细丝状异物，光源为led光源，微细空气发生装置向所述透明包装瓶通入气体为氮气。
28、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
29、1.本发明首先通过x射线检测装置，对透明包装瓶中的非细丝状异物进行检测，再通过振动装置向透明包装瓶发送超声波，使透明包装瓶中的液体振动，不仅使瓶中食用菌摇匀还能使粘附的杂质松脱，微细空气发生装置的出气口插入瓶底形成不同大小的气泡并使液体从下往上翻滚，由于细丝状异物密度较小，将在气泡及翻滚力的作用下上浮至液面，数字摄像机在透明包装瓶中的液体翻滚时连续获取液面的图像信息，从而检测到细丝状异物。
30、2.本发明在第二次检测时基于灰度显著性特征以及彩色显著性特征通过图像分割算法对食用菌图像中的异物区域进行分割得到细丝状异物的轮廓，该方式能有效地抑制食用菌背景，突出异物图像，即使杂质的颜色与农产品背景色接近，它仍然可以准确识别出杂质，从而及时发现翻滚过程中的异物杂质，进一步避免了瑕疵品流入市场。
1.一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，其特征在于，所述彩色显著性特征基于l＊a＊b＊色彩空间在二维空间反向投影的方法检测与食用菌颜色不同的异物；
3.根据权利要求2所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，其特征在于，所述信息处理装置先将获取的x光图像进行contourlet变换，然后提取contourlet变换后的tamura纹理特征，根据提取的特征，采用随机森林分类器分别对异物图像进行分类判断，进行相应的异物处理措施。
4.根据权利要求2所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，其特征在于，所述灰度显著性特征获取过程为：
5.根据权利要求4所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，其特征在于，所述线结构的方向分为0°、22.5°、45°、67.5、90°、112.5°、135°及157.5°。
6.根据权利要求5所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，其特征在于，所述信息处理装置通过区域像素统计的方法对所述最终杂质提取图像进行去噪和线结构细化处理，然后再用传统形态学的细化迭代的方法对处理结果进行杂质骨架的提取。
7.根据权利要求6所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别方法，其特征在于，对所述杂质骨架进行提取并统计杂质骨架的像素数目，然后通过像素数目与需要检测的杂质最小长度的骨架像素数目的比较来进行图像中有无杂质的判断。
8.采用如权利要求1-7中任一项所述的一种用于食用菌加工生产线杂质识别方法的系统，其特征在于，包括灌装口(1)、数字摄像机(3)、传送带(6)及检测平台；
9.根据权利要求8所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别系统，其特征在于，所述微细空气发生装置(8)向所述透明包装瓶(4)通入气体为氮气。
10.根据权利要求8所述的一种用于食用菌加工生产线的杂质识别系统，其特征在于，所述系统还包括光源(7)，所述光源(7)为led光源，所述光源(7)在所述数字摄像机(3)获取图像信息时提供可调光。
