谷物的质心定位方法、装置、电子设备以及存储介质与流程

本发明涉及农业机械，尤其涉及一种谷物的质心定位方法、一种谷物的质心定位装置、一种电子设备以及一种计算机可读存储介质。

背景技术：

1、目前，带分拣功能的粮食破损谷物籽粒视觉检测设备在检测的最后阶段，需要将识别出的破损谷物籽粒精确剔除至对应的分料口，随后对每个分拣口进行称重，以计算各类不完善粒的指标。理想的剔除点应为谷物籽粒的质心位置，以确保谷物籽粒按预设轨迹进入分料口。当质心位置判断错误时，剔除动作作用于非质心处将导致籽粒的运动轨迹偏移，引发飞料蹦料现象。这不仅会导致破损谷物籽粒与检测图片数量不匹配，还会影响称重信息，降低设备的检测准确性，进而影响破损谷物籽粒指标的计算。

2、在计算物体质心时，通常需要通过物体分割、轮廓提取及轮廓质心计算过程。然而，这些方法在检测数量较多的破损谷物籽粒面临挑战，特别是当处理大、中、小颗粒及破损颗粒时，效率与准确性难以兼顾。尤其是破损谷物籽粒，其投影面积大但重量分布不均，给质心计算带来更大困难，影响剔除效果。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一个目的在于提出一种谷物的质心定位方法，能够在一定程度上解决在需要快速检测大量谷物时，大颗粒破损谷物由于质心定位不准而飞料，导致影响破损谷物籽粒指标的计算问题。

3、一种谷物的质心定位方法，包括：获取目标谷物图像；其中，目标谷物图像包括映射单颗谷物的谷物区域；确定目标谷物图像的宽度是否小于谷物剔除拨片的宽度；若目标谷物图像的宽度不小于谷物剔除拨片的宽度，对谷物区域进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的第一质心坐标；确定单颗谷物是否为破损谷物；若单颗谷物为破损谷物，对谷物区域中的非破损部分进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的非破损部分的第二质心坐标；根据第一质心坐标以及第二质心坐标确定质心融合坐标，将质心融合坐标作为指示谷物剔除拨片的工作点位坐标。

4、另外，本发明上述实施例的谷物的质心定位方法还可以具有如下的附加技术特征：

5、根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：

6、若目标谷物图像的宽度小于谷物剔除拨片的宽度，以目标谷物图像的中心作为指示谷物剔除拨片剔除单颗谷物的工作点位。

7、根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：

8、若单颗谷物不是破损谷物，以第一质心坐标作为指示谷物剔除拨片剔除单颗谷物的工作点位。

9、根据本发明的一些实施例，对谷物区域进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的第一质心坐标，包括：

10、将目标谷物图像输入到预先构建的谷物语义分割模型中，识别出谷物区域中的第一边缘特征，根据第一边缘特征对谷物区域进行第一边缘分割，得到轮廓定位的结果；其中，第一边缘特征表征单粒谷物的整体边缘轮廓；

11、基于轮廓定位的结果计算单粒谷物的质心，得到第一质心坐标。

12、根据本发明的一些实施例，对谷物区域中的非破损部分进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的非破损部分的第二质心坐标，包括：

13、将目标谷物图像输入到预先构建的谷物语义分割模型中，识别出谷物区域中的第二边缘特征，根据第二边缘特征对谷物区域进行第二边缘分割，得到轮廓定位的结果；其中，第二边缘特征表征单粒谷物的非破损部分的部分边缘轮廓；

14、基于轮廓定位的结果计算单粒谷物的非破损部分的质心，得到第二质心坐标。

15、根据本发明的一些实施例，谷物语义分割模型包括编码器和解码器；

16、编码器的输入为目标谷物图像的原始特征图；

17、编码器用于将原始特征图的空间分辨率降低一半，通道维度扩展为原来的四倍，得到第一特征图；间隔抽取第一特征图的一半通道，以复原编码器的空间分辨率，得到第二特征图；

18、解码器的输入为目标谷物图像的低分辨率特征图；低分辨率特征图的空间分辨率为原始特征图的一半；

19、解码器用于将低分辨率特征图的通道维度减小为原来的二分之一，得到第三特征图；将第三特征图进行上采样，得到第四特征图；其中，第四特征图的空间分辨率以及通道维度与第二特征图相同。

20、根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：

21、将第二特征图与第四特征图进行拼接，得到目标特征图；其中，目标特征图表征谷物区域中的第一边缘特征或者第二边缘特征。

22、根据本发明的一些实施例，质心融合坐标通过以下公式计算：

23、

24、

25、

26、其中，为第一质心坐标，为第二质心坐标，为质心融合坐标，为谷物质心修正系数，为单粒谷物的非破损部分占谷物区域的面积，为单粒谷物的谷物区域的面积。

27、根据本发明实施例的一种谷物的质心定位方法，首先通过图像处获取目标谷物图像；其中，目标谷物图像包括映射单颗谷物的谷物区域。进一步地，将目标谷物图像的宽度与谷物剔除拨片宽度的进行比较，若目标谷物图像的宽度小于谷物剔除拨片的宽度，则直接以目标谷物图像的中心为质心，若目标谷物图像的宽度不小于谷物剔除拨片的宽度，则进一步判断单颗谷物是否破损，若单颗谷物不是破损谷物，则直接确定该单粒谷物的质心坐标，将该质心坐标作为指示谷物剔除拨片的工作点位坐标，若单颗谷物为破损谷物，则根据单颗谷物的非破损部分计算质心融合坐标，将该质心融合坐标作为指示谷物剔除拨片的工作点位坐标。本发明可以根据单粒谷物是否破损采用不同的轮廓定位和质心计算方法，能够在谷物分拣过程中，特别是当处理大颗粒破损谷物时，对谷物质心进行准确的定位以避免分拣时出现的飞料问题，对设备分拣的综合准确性有着显著的提高，提高了破损谷物籽粒指标计算的准确度，并且通过引入优化的轻量级u-net分割网络和质心加权融合策略，进一步提升了质心定位的精确性，显著降低了对计算资源的依赖。

28、本发明的第二个目的在于提出一种谷物的质心定位装置，能够在一定程度上解决在需要快速检测大量谷物时，大颗粒破损谷物由于质心定位不准而飞料，导致影响破损谷物籽粒指标的计算问题。

29、一种谷物的质心定位装置，包括：获取模块，被配置为获取目标谷物图像；其中，目标谷物图像包括映射单颗谷物的谷物区域；第一判断模块，被配置为确定目标谷物图像的宽度是否小于谷物剔除拨片的宽度；第一响应模块，被配置为若目标谷物图像的宽度不小于谷物剔除拨片的宽度，对谷物区域进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的第一质心坐标；第二判断模块，被配置为确定单颗谷物是否为破损谷物；第二响应模块，被配置为若单颗谷物为破损谷物，对谷物区域中的非破损部分进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的非破损部分的第二质心坐标；质心融合模块，被配置为根据第一质心坐标以及第二质心坐标确定质心融合坐标，将质心融合坐标作为指示谷物剔除拨片的工作点位坐标。

30、根据本发明实施例的一种谷物的质心定位装置，首先通过图像处获取目标谷物图像；其中，目标谷物图像包括映射单颗谷物的谷物区域。进一步地，将目标谷物图像的宽度与谷物剔除拨片宽度的进行比较，若目标谷物图像的宽度小于谷物剔除拨片的宽度，则直接以目标谷物图像的中心为质心，若目标谷物图像的宽度不小于谷物剔除拨片的宽度，则进一步判断单颗谷物是否破损，若单颗谷物不是破损谷物，则直接确定该单粒谷物的质心坐标，将该质心坐标作为指示谷物剔除拨片的工作点位坐标，若单颗谷物为破损谷物，则根据单颗谷物的非破损部分计算质心融合坐标，将该质心融合坐标作为指示谷物剔除拨片的工作点位坐标。本发明可以根据单粒谷物是否破损采用不同的轮廓定位和质心计算方法，能够在谷物分拣过程中，特别是当处理大颗粒破损谷物时，对谷物质心进行准确的定位以避免分拣时出现的飞料问题，对设备分拣的综合准确性有着显著的提高，提高了破损谷物籽粒指标计算的准确度，并且通过引入优化的轻量级u-net分割网络和质心加权融合策略，进一步提升了质心定位的精确性，显著降低了对计算资源的依赖。

31、为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的谷物的质心定位方法。

32、为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述所述的谷物的质心定位方法。

33、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种谷物的质心定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的谷物的质心定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的谷物的质心定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的谷物的质心定位方法，其特征在于，所述对所述谷物区域进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定所述单颗谷物的第一质心坐标，包括：

5.根据权利要求1所述的谷物的质心定位方法，其特征在于，所述对所述谷物区域中的非破损部分进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的所述非破损部分的第二质心坐标，包括：

6.根据权利要求4或5任意一项所述的谷物的质心定位方法，其特征在于，所述谷物语义分割模型包括编码器和解码器；

7.根据权利要求6所述的谷物的质心定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的谷物的质心定位方法，其特征在于，所述质心融合坐标通过以下公式计算：

9.一种谷物的质心定位装置，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任意一项所述的谷物的质心定位方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至8任一所述的谷物的质心定位方法。

技术总结
本发明涉及农业机械技术领域，提供一种谷物的质心定位方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：获取目标谷物图像；其中，目标谷物图像包括映射单颗谷物的谷物区域；确定目标谷物图像的宽度是否小于谷物剔除拨片的宽度；若目标谷物图像的宽度不小于谷物剔除拨片的宽度，对谷物区域进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的第一质心坐标；确定单颗谷物是否为破损谷物；若单颗谷物为破损谷物，对谷物区域中的非破损部分进行轮廓定位，根据轮廓定位的结果确定单颗谷物的非破损部分的第二质心坐标；根据第一质心坐标以及第二质心坐标确定质心融合坐标，将质心融合坐标作为指示谷物剔除拨片的工作点位坐标。

技术研发人员：范冬冬
受保护的技术使用者：安徽高哲信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23