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原文传递基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法、系统及设备

专利名称：	基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法、系统及设备
摘要：	本发明公开了一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法、系统及设备，涉及林业生产技术领域，方法包括：获取不同时期不同性别的样本银杏叶片的高光谱数据并进行二值分割和ROI提取，得到每个样本银杏叶片区域的高光谱数据；对每个样本银杏叶片区域的高光谱数据进行特征提取操作和标记真实标签操作，得到多个样本数据；根据样本数据，建立银杏叶片时期分类模型、绿叶期银杏叶片雌雄判别模型和黄叶期银杏叶片雌雄判别模型，并按照流程进行封装，形成时期预分银杏雌雄分类模型，以预测待检测的银杏叶片的雌雄分类结果。本发明具有检测过程方便快捷、准确度高、无危险化学试剂接触、低成本等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	刘飞;陈梦媛;赵云鹏;林臣峰;杨睿;孙永祺;陆祥宇;焦杰;孔汶汶
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-08T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202311161112.0
公开号：	CN117054355A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	赵兴华
分类号：	G01N21/27;G01N21/84;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/27;G01N21/84
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法，其特征在于，包括：获取不同时期不同性别的银杏叶片作为样本银杏叶片，并采用高光谱仪器对样本银杏叶片进行拍摄，得到样本银杏叶片的高光谱数据；所述样本银杏叶片包括绿叶期雌性样本银杏叶片、绿叶期雄性样本银杏叶片、黄叶期雌性样本银杏叶片和黄叶期雄性样本银杏叶片；对样本银杏叶片的高光谱数据进行二值分割操作和ROI提取操作，得到每个样本银杏叶片区域的高光谱数据；对每个样本银杏叶片区域的高光谱数据进行特征提取操作和标记真实标签操作，得到多个样本数据；所述样本数据包括输入数据以及对应的标签数据；所述输入数据为样本银杏叶片区域的特征集合，所述标签数据为绿叶期、黄叶期、雌性或者雄性；所述特征集合包括平均光谱、颜色矩、灰度共生矩阵、灰度梯度共生矩阵、灰度差法统计、Tamura纹理和图像矩；以样本数据中的样本银杏叶片区域的平均光谱为模型输入数据，以样本数据中的绿叶期或黄叶期的标签数据部分为模型输出数据，建立银杏叶片时期分类模型；以样本数据中的样本银杏叶片区域的特征集合为模型输入数据，以样本数据中的雌性或者雄性的标签数据部分为模型输出数据，建立绿叶期银杏叶片雌雄判别模型和黄叶期银杏叶片雌雄判别模型；对银杏叶片时期分类模型、绿叶期银杏叶片雌雄判别模型和黄叶期银杏叶片雌雄判别模型，按照流程进行封装，形成时期预分银杏雌雄分类模型；将待检测的银杏叶片的高光谱数据输入至时期预分银杏雌雄分类模型，得到银杏叶片的雌雄分类结果。 2.根据权利要求1所述的一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法，其特征在于，获取不同时期不同性别的银杏叶片作为样本银杏叶片，并采用高光谱仪器对样本银杏叶片进行拍摄，得到样本银杏叶片的高光谱数据，具体包括：采集不少于1000张银杏在不同时期不同性别的叶片并作为样本银杏叶片，然后将样本银杏叶片擦除表面污渍后平铺于黑色吸光布上，于暗室内采用高光谱仪器对样本银杏叶片进行拍摄，得到样本银杏叶片的高光谱数据。 3.根据权利要求2所述的一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法，其特征在于，高光谱仪器的扫描方式为线性推扫扫描，光谱覆盖波长范围为400nm～1000nm，光谱分辨率为2.3nm，光谱通道数为231个。 4.根据权利要求1所述的一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法，其特征在于，对样本银杏叶片的高光谱数据进行二值分割操作和ROI提取操作，得到每个样本银杏叶片区域的高光谱数据，具体包括：采用Otsu大津算法，对样本银杏叶片的高光谱数据进行二值分割操作，并将二值分割操作后得到的结果与样本银杏叶片的高光谱数据结合，通过求对象区域的最小外接矩形实现ROI区域的提取，得到每个样本银杏叶片区域的高光谱数据。 5.根据权利要求1所述的一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法，其特征在于，以样本数据中的样本银杏叶片区域的平均光谱为模型输入数据，以样本数据中的绿叶期或黄叶期的标签数据部分为模型输出数据，建立银杏叶片时期分类模型，具体包括：采用线性判别方法，以样本数据中的样本银杏叶片区域的平均光谱为模型输入数据，以样本数据中的绿叶期或黄叶期的标签数据部分为模型输出数据，使用五折交叉验证，建立银杏叶片时期分类模型。 6.根据权利要求1所述的一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法，其特征在于，以样本数据中的样本银杏叶片区域的特征集合为模型输入数据，以样本数据中的雌性或者雄性的标签数据部分为模型输出数据，建立绿叶期银杏叶片雌雄判别模型和黄叶期银杏叶片雌雄判别模型，具体包括：采用子空间判别方法，以绿叶期样本数据中的样本银杏叶片区域的特征集合为模型输入数据，以绿叶期样本数据中的雌性或者雄性的标签数据部分为模型输出数据，使用五折交叉验证，建立绿叶期银杏叶片雌雄判别模型；采用子空间判别方法，以黄叶期样本数据中的样本银杏叶片区域的特征集合为模型输入数据，以黄叶期样本数据中的雌性或者雄性的标签数据部分为模型输出数据，使用五折交叉验证，建立黄叶期银杏叶片雌雄判别模型。 7.一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别系统，其特征在于，包括：样本银杏叶片的高光谱数据获取模块，用于获取不同时期不同性别的银杏叶片作为样本银杏叶片，并采用高光谱仪器对样本银杏叶片进行拍摄，得到样本银杏叶片的高光谱数据；所述样本银杏叶片包括绿叶期雌性样本银杏叶片、绿叶期雄性样本银杏叶片、黄叶期雌性样本银杏叶片和黄叶期雄性样本银杏叶片；样本银杏叶片区域的高光谱数据确定模块，用于对样本银杏叶片的高光谱数据进行二值分割操作和ROI提取操作，得到每个样本银杏叶片区域的高光谱数据；样本数据确定模块，用于对每个样本银杏叶片区域的高光谱数据进行特征提取操作和标记真实标签操作，得到多个样本数据；所述样本数据包括输入数据以及对应的标签数据；所述输入数据为样本银杏叶片区域的特征集合，所述标签数据为绿叶期、黄叶期、雌性或者雄性；所述特征集合包括平均光谱、颜色矩、灰度共生矩阵、灰度梯度共生矩阵、灰度差法统计、Tamura纹理和图像矩；银杏叶片时期分类模型建立模块，用于以样本数据中的样本银杏叶片区域的平均光谱为模型输入数据，以样本数据中的绿叶期或黄叶期的标签数据部分为模型输出数据，建立银杏叶片时期分类模型；绿叶期银杏叶片雌雄判别模型和黄叶期银杏叶片雌雄判别模型建立模块，用于以样本数据中的样本银杏叶片区域的特征集合为模型输入数据，以样本数据中的雌性或者雄性的标签数据部分为模型输出数据，建立绿叶期银杏叶片雌雄判别模型和黄叶期银杏叶片雌雄判别模型；时期预分银杏雌雄分类模型确定模块，用于对银杏叶片时期分类模型、绿叶期银杏叶片雌雄判别模型和黄叶期银杏叶片雌雄判别模型，按照流程进行封装，形成时期预分银杏雌雄分类模型；预测模块，用于将待检测的银杏叶片的高光谱数据输入至时期预分银杏雌雄分类模型，得到银杏叶片的雌雄分类结果。 8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至6中任一项所述的一种基于高光谱成像技术的银杏雌雄鉴别方法。
所属类别：	发明专利