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原文传递一种检测香梨公母的高光谱成像检测方法及装置

专利名称：	一种检测香梨公母的高光谱成像检测方法及装置
摘要：	一种检测香梨公母的高光谱成像检测方法及装置，包括：采集信息，通过一高光谱成像仪采集待测香梨的高光谱信息，并提取光谱信息和图像信息；计算香梨石细胞含量，接收该光谱信息，并将该光谱信息输入一香梨果肉石细胞含量高光谱预测模型，得到该待测香梨的香梨果肉石细胞含量预测值；计算香梨花萼圆度，接收该图像信息，采用花萼特征区域提取和圆度计算算法得到该待测香梨的花萼圆度；检测香梨公母，接收该香梨果肉石细胞含量预测值和该花萼圆度，并将该香梨果肉石细胞含量预测值和该花萼圆度输入一训练后的线性支持向量机进行该待测香梨的公母分类，得到该公香梨或母香梨的检测结果。本发明还公开了采用上述检测方法的检测装置。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国农业机械化科学研究院
发明人：	苑严伟;李亚硕;王烨;毛文华;吕程序;祁雁楠;赵博
专利状态：	有效
申请日期：	2018-02-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201810118478.2
公开号：	CN110118735A
代理机构：	北京律诚同业知识产权代理有限公司
代理人：	梁挥;尚群
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100083 北京市朝阳区德胜门外北沙滩1号
主权项：	1.一种检测香梨公母的高光谱成像检测方法，其特征在于，基于石细胞含量和花萼圆度对香梨进行检测并分类为公香梨或母香梨，包括如下步骤： S100、采集信息，通过一高光谱成像仪采集待测香梨的高光谱信息，并提取所述待测香梨的光谱信息和图像信息； S200、计算香梨石细胞含量，接收所述光谱信息，并将所述光谱信息输入一香梨果肉石细胞含量高光谱预测模型，得到所述待测香梨的香梨果肉石细胞含量预测值； S300、计算香梨花萼圆度，接收所述图像信息，采用花萼特征区域提取和圆度计算算法得到所述待测香梨的花萼圆度；以及 S400、检测香梨公母，接收所述香梨果肉石细胞含量预测值和所述花萼圆度，并将所述香梨果肉石细胞含量预测值和所述花萼圆度输入一训练后的线性支持向量机进行所述待测香梨的公母分类，得到所述公香梨或母香梨的检测结果。 2.如权利要求1所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，所述步骤S300进一步包括如下步骤： S301、分割香梨区域，所述图像信息包括高光谱香梨图像灰度信息，采用大津法从所述高光谱香梨图像灰度信息中提取分割出香梨区域； S302、香梨区域降噪，采用形态学闭运算填补分割出的所述香梨区域中的孔洞； S303、香梨区域标记，采用基于轮廓的标记算法标记降噪处理后的所述香梨区域； S304、提取花萼特征区域，根据区域面积提取所述香梨区域中的花萼特征区域；以及 S305、计算所述花萼特征区域圆度。 3.如权利要求2所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，所述花萼特征区域圆度采用公式R＝L^2/4πA计算，其中，R为花萼特征区域圆度，L为花萼特征区域周长，A为花萼特征区域面积。 4.如权利要求3所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，所述花萼特征区域周长为所述花萼特征区域的轮廓像素点数量，所述花萼特征区域面积为所述花萼特征区域的像素点总数。 5.如权利要求1、2、3或4所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，所述采集信息步骤中，图像背景采用黑色背景，所述待测香梨保持以花萼朝上的姿态进入所述高光谱成像仪，所述高光谱成像仪采集所述待测香梨的高光谱图像并校正图像后生成所述图像信息。 6.如权利要求1、2、3或4所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，所述香梨果肉石细胞含量高光谱预测模型采用如下步骤建立：选取香梨样本，用于建立香梨果肉石细胞含量预测模型，并将所述香梨样本划分为校正集和验证集；采集香梨光谱信息，通过一高光谱成像仪采集所述香梨样本的高光谱信息，并提取香梨样本光谱信息；测量所述香梨样本石细胞含量真实值；以及香梨石细胞建模，根据所述香梨样本光谱信息和所述香梨石细胞含量真实值，采用化学计量学的多元线性回归方法建立香梨果肉石细胞含量预测模型。 7.如权利要求6所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，采用冷冻法测量所述石细胞含量的真实值，包括：削去所述香梨样本外皮，取果肉并在冰柜中冷藏作为香梨样品；所述香梨样品解冻并匀浆，加入水搅拌静置后，取上层悬浮液；漂洗所述上层悬浮液；用滤纸过滤得到所述香梨样品的石细胞，将所述石细胞铺开并连同所述滤纸置于烘箱烘干；以及将所述滤纸取出自然冷却至室温，收集所述石细胞并称重得到所述香梨样品的石细胞含量真实值。 8.如权利要求7所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，取果肉10g在-16℃冰柜中冷藏24h作为所述香梨样品，将所述作为香梨样品以21000r/min转速匀浆5min，加入水并用玻璃棒搅拌1min，静置3min取所述上层悬浮液。 9.如权利要求1、2、3、4、7或8所述的高光谱成像检测方法，其特征在于，所述线性支持向量机分类器采用如下训练方法对进行训练：采集训练样本，采用石细胞含量计算方法和花萼圆度计算方法分别计算香梨样本石细胞含量预测值和花萼圆度，并以所述石细胞含量预测值和花萼圆度为训练样本；以及训练支持向量机，以采集的所述训练样本为特征输入，设置相应的输出为公或母，选取径向基函数和梯度下降法训练所述线性支持向量机为香梨公母分类器。 10.一种检测香梨公母的高光谱成像检测装置，其特征在于，采用上述权利要求1-9中任意一项所述的检测方法，基于石细胞含量和花萼圆度对香梨进行检测并分类为公香梨或母香梨，包括：信息采集单元，通过一高光谱成像仪采集待测香梨的高光谱信息，并提取光谱信息和图像信息；香梨石细胞含量计算单元，接收所述光谱信息，并将所述光谱信息输入一香梨果肉石细胞含量高光谱预测模型，得到所述待测香梨的香梨果肉石细胞含量预测值；香梨花萼圆度计算单元，接收所述图像信息，采用花萼特征区域提取和圆度计算算法得到所述待测香梨的花萼圆度；以及香梨公母检测单元，接收所述香梨果肉石细胞含量预测值和所述花萼圆度，并将所述香梨果肉石细胞含量预测值和所述花萼圆度输入一训练后的线性支持向量机进行所述待测香梨的公母分类，得到所述公香梨或母香梨的检测结果。
所属类别：	发明专利