基于图像处理技术的蔗糖结晶过程检测系统设计及研究

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在制糖工业中,煮糖是最后一道也是最重要的一道生产工序。但是广西的绝大多数糖厂仍依赖操作人员拉取样棒抽取糖膏样品,在灯下观察或手捻凭感觉来判断蔗糖结晶的优劣程度,并据此判断决定下一步的操作。煮糖技术的传授多以拜师学艺为主,这种言传身教的方法虽然行之有效,但始终无法摆脱人为因素。而且永远无法进行大规模的自动化生产,无论在规模效应和稳定产品质量上与国外都无法比拟,更谈不上竞争。因此能够对煮糖过程实行在线检测和动态调整是非常必要的,而对该项技术的研究与开发,对我国蔗糖业乃至国民经济的发展具有重要的现实意义。  由于采用传统人工检测的方法很难实现煮糖工序的自动化,所以本文尝试将图像处理技术引入到蔗糖结晶颗粒特征值的快速检测中去。目前国内外关于蔗糖结晶颗粒图像处理方法的研究非常少,本文针对制糖煮糖环节中蔗糖结晶颗粒的检测方法做了初步研究探讨,主要研究内容如下:  1.改进了基于遗传算法的Otsu分割方法。通过理论证明和实验验证,这种改进的方法加快了图像分割的速度,提高了分割的精确性,实现了对蔗糖结晶颗粒快速准确的分割;  2.改进边界提取算法。实验表明,使用这种算法对蔗糖结晶颗粒进行边界提取,在保持边界完整提取的前提下,速度比改进前提高近70%;  3.采用图像检测技术对蔗糖结晶颗粒进行检测。检测结果得到糖结晶颗粒的个数、面积、周长和形状因子等特征参数;  4.设计了蔗糖结晶颗粒检测系统软件。在图像处理和检测算法研究的基础上,实现了整个系统的设计,并对煮糖过程中提取的蔗糖晶体颗粒图像样本进行多次检测实验,证实了系统的可行性。最后对特征参数与控制操作的对应关系进行了初步研究。  研究表明,基于图像处理技术对蔗糖结晶颗粒的检测方法是可行的,检测效果较好,为煮糖工序可视化、自动化控制提供了快速、准确的新思路,具有较高的理论价值和现实意义。
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