平谷大桃用上AI技术

2017-09-12 09:20 来源:中国青年报 
2017-09-12 09:20:11来源:中国青年报作者:责任编辑:毕孝斌

  最近,家住北京市平谷区的桃农刘连全嘴角常带笑意:不仅桃子喜获丰收,而且还收获了一台智能大桃分拣机,“我第一次看到仪器时,就对它抱有很大期望。”

  刘连全已有40年的种桃经验了。如今,他和老伴共同打理着自家的30亩果田。刘连全口中的分拣机是由北京工业大学4名自动化专业的大学生制造的,他们将自动化技术与AI(人工智能)深度学习结合起来,用分拣机帮助果农解决了人力挑拣的难题。“分拣机是件好事,成功后,果农的收入提高,缓解我们好多压力。”刘连全说。

  平谷大桃用上AI技术

  桃子从采摘到分装上车,要经过解袋、挑拣及分装三道工序。采购商们按大、中、小三类标准,以不同的价格从果农手中收走桃子。

  “从采摘到末尾,是10天的期限,每年都得找四五个雇工帮忙选桃。”他算了算,每年光挑拣桃子的人工成本就得近3万元。

  今年暑假,北京工业大学自动化专业的周忠祥、刘雪峰等4名同学去平谷桃园游玩时,关注到桃子的挑选问题。“我们发现整个桃子分类过程都依赖人工,需要投入大量资金,就觉得这个过程有待优化。”4人开始尝试制作智能分拣机。

  两个月后,第一台智能大桃分拣机摆在了刘连全面前,“分拣机准确率和可靠性虽达不到人工80%的精准率,但省去不少财力物力。”

  从实验室走向果园

  这台分拣机包括传送带、推拉装置、电路控制系统及大桃品相识别系统4个部分。每一个桃从开始到分拣结束,需要经过拍摄、识别、分拣三个流程。

  在实际挑桃过程中,传送带上的每个大桃都将进入“暗箱”,暗箱内有摄像机捕捉拍摄,最终将图像返回识别系统,进行识别分类。识别系统将最终指令发送到终端,一个个由气缸推动的助推器适时地将桃推倒,落入依次排列好的分拣框内。整个过程构成一个循环,机器在以后的训练中会不断地累积新的图片数据,进行深度学习,以提高自身的分辨率。

  周忠祥还记得,分拣机的实验过程并不顺利。周忠祥本想用电磁推拉杆作为分桃控制器,但是接上电,给了信号,第一个桃子就被打碎了。“大家团坐一块乐了好半天,我们不仅分拣了桃子,还能直接把桃子做成‘罐头’了。”

  之后,他们团队仔细比较了几类推动装置的适用性,最终选用了气动结构。“这一思想来自机器人的气动手臂,而且力量合适,因此,我们根据桃子的情况购买了一个简易的气动装置并进行控制”。

  而分拣桃子,识别大小是关键。联想到百度的人脸识别技术,周忠祥决定尝试用图像识别做“桃脸识别”。他通过百度深度学习开源平台paddlepaddle提供的分类模型,建立了大桃识别系统。

  智能系统在学习了分类后的6400张大桃照片后,依据桃子的大小、颜色分布等不同图片信息,构建桃子特征模型库,形成机器自身的分类逻辑。机器学习的过程,首先经过人工分类,按果农分出的三个等级给桃子录取照片;其次,将编号一、编号二、编号三的分类号录入系统构建模型库,最后分拣机就依据图像识别技术,对每个经过“暗箱”的桃进行拍照匹配。在颜色方面,按照果农实际经验的一般分类法,大桃分为阳面和阴面,阳面受光照较多,桃皮呈红色,如果红色面积占比超过百分之八十就能算好桃了。识别系统在后期会通过持续的深度学习,不断接近果农的实际经验,最终能够像经验丰富的桃农一样进行比对,然后得到分类的结果。

  “现在这台机器制作费用在6000元至7000元左右,未来将在不影响功能的情况下控制成本、优化研发。”周忠祥并没有急着把智能大桃分拣机推向市场,而是把源代码投入了开源平台,他们希望有更多的人参与进来,完善分拣机,争取将分拣机技术普及开来。(记者张均斌)

[责任编辑:毕孝斌]

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