基于計算機視覺和MATLAB的芒果特征提取系統設計

金晶

（海南工商職業學院，海南海口，570203）

0 引言

芒果被譽為“熱帶水果之王”，由于其豐富的營養價值和保健功能[1]，在國內和國際市場需求較大。芒果具有良好的經濟效益，在我國其種植地分布較廣，產地主要位于海南、廣西、廣東、福建、四川和云南等地區，同時海南地區的芒果種植面積和產量位居全國第一[2]。

為了提高芒果的經濟效益和國際競爭力，需對芒果品質（成熟度、形狀和外觀顏色等）進行嚴格劃分，但目前我國大部分的芒果分類是人工根據芒果大小和品質進行簡單分級[3]，造成芒果實際經濟效益被低估，同時得不到國內外市場的認可，在市場競爭中芒果品質是其經濟效益大小的關鍵因素。

采用計算機視覺技術提取芒果的特征信息（形狀和顏色特征等），提取的芒果顏色特征信息可以對其進行成熟度和外觀顏色進行判別，其形狀特征信息可以對芒果大小和形狀等基本信息進行判別。本文基于計算機視覺技術獲得芒果圖像，基于MATLAB GUI為開發工具，開發了一套芒果特征提取系統[4]，可提取芒果的形狀特征和顏色特征信息。

1 計算機視覺系統

本文采用計算機視覺提取芒果靜態圖像，計算機視覺系統由計算機、光照箱、環形光源、CCD 攝像頭和圖像采集卡等組成。

2 設計線路

本文基于計算機視覺技術提取芒果靜態圖像為基礎，采用MATLAB GUI 設計芒果圖像提取與顯示和在不同顏色模型下的顏色分量選取及顯示相關顏色直方圖，根據直方圖確定圖像的最佳閾值并根據閾值對芒果圖像進行分割顯示等功能。技術路線為：芒果圖像提取與顯示-顏色分量選擇及直方圖顯示-閾值選擇、分割圖像顯示-數據保存-退出系統

3 MATLAB GUI 界面開發

3.1 界面總體設計

芒果特征提取系統界面采用1個Slider滑動條、3個Axes軸對像、1個Pop_up Menu彈出式菜單、7個Static Text靜態文本、 3個Edit Text文本框和5個Push Button按鈕等對象拖動到合適的位置。芒果圖像顏色分量的選擇采用Pop_up Menu彈出式菜單進行選擇，圖像分割的動態閾值采用Slider滑動條進行選擇，圖像的顯示采用Axes軸對像顯示，界面中的相關說明采用Static Text靜態文本對相關功能說明。界面設計如圖1所示。

圖1 界面設計結果

3.2 圖像顏色分量選取及直方圖顯示

選擇1個Pop_up Menu彈出式菜單和1個Axes軸對像控件位置如圖2所示，Pop_up Menu菜單的Callback函數實現在不同顏色模型下的顏色分量選擇，并顯示相關直方圖，運用Switch…case…end結構程序語句實現相關功能，根據case值的不同進行顏色分量直方圖的顯示，部分程序如下：

index=get( handles.Popupmenu1,‘Value’ ) ;

switch index

case 1

axes( handles.axes2) ;

imhist(Mg_r) ;

end

3.3 閾值選擇

選用1個Edit Text文本框和1個Slider滑動條控件（位置如圖1所示）對閾值進行選取及分割圖像顯示，代碼如下:

slider1_value=get(handles.slider1,‘Value’) ;

3.4 周長及面積提取

周長提取采用bwperim函數進行提取，芒果分割圖象的面積提取采用bwarea函數。在Axes3軸對像控件中顯示芒果分割圖像，將提取的芒果形狀特征（周長和面積）顯示在相應的Edit Text文本框中，如圖2所示。

3.5 數據保存

用get函數得到芒果圖像不同顏色模型下的顏色特征，如R、G、B、Y、Cb、Cr、H、S、I等值，用xlsread函數保存提取到的芒果形狀特征和顏色特征值，從而為芒果形狀和顏色特征與芒果分級奠定一定的理論基礎。

3.6 系統退出

運用Switch…case…end 結構的回調函數進行系統的退出。

圖2 運行界面

4 結論

基于MATLAB軟件強大高效的GUI功能設計出芒果靜態圖像的形狀和顏色特征值的方法。為后續基于形狀和顏色特征的芒果大小和品質分級提供了基礎。

參考文獻

[1]羅學兵.芒果的營養價值、保健功能及食用方法[J]. 中國食物與營養,2011,07:77-79.

[2]鄭素芳,張岳恒.海南芒果產業鏈現狀研究[J].中國農業資源與區劃,2011,02:75-80.

[3]謝軼,張艷玲,徐志.我國芒果等級劃分標準探討[J]. 中國熱帶農業,2013,06:9-11.

[4]Choi Y J，McCarthy K L，McCarthy M J.A MATLAB graphical user interface program for tomographicviscometer data processing[J]. Computers and electronicsin agriculture，2005，47(1).