[發明專利]一種基于高光譜成像檢測蝦仁品質的目標區域提取方法

有效

• 申請號: 201410310448.3
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104089925A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 孫大文;代瓊;曾新安;劉丹;成軍虎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本發明涉及水產品高光譜檢測掃描過程中的目標區域提取領域，特別涉及一種基于高光譜成像檢測蝦仁品質的目標區域提取方法。

背景技術

蝦是中國乃至全世界的一種重要的水產品，味道鮮美，營養豐富，深受消費者喜愛。近年來，由于高光譜檢測具有準確、快速、無損的特點，使其在水產品領域飛速發展。高光譜檢測方法面臨的第一個問題是獲取分析測試所需要的目標區域，也就是目標感興趣區域在高光譜圖像上的位置。蝦仁具有體積小、形狀不規則的特征，當蝦仁數量較多時，存在目標區域選取困難，易出錯的問題。自動檢測蝦仁目標區域的方法能夠高效，快速地提取蝦仁目標區域，減小人工操作帶來的誤差，故對于基于高光譜成像原理的蝦仁品質檢測儀器的研發是十分重要的。因此，快速、準確提取蝦仁的目標區域，關系著高光譜儀器檢測蝦仁品質的效率，對于促進蝦仁質量控制和產業化有著重要的科學意義和應用價值。

目前提取目標區域的方法主要為機器視覺領域的大津法和圖像分割法等。但其只涉及紅、綠、藍三個波段，不能充分分辨高光譜圖像中蝦仁和背景物體，導致蝦仁提取區域提取的準確率下降，難以滿足當代水產品行業準確、在線、無損檢測的需求。

高光譜成像技術作為一種新型技術，在食品品質及安全領域快速檢測中已經表現出極強的優越性。在肉品方面，ElMasry,Kamruzzaman,Feng,Wu等人分別進行了豬肉、羊肉、雞肉和魚肉的嫩度、汁液流失、pH值、營養成分，微生物含量的研究，通過光譜變化預測肉品的品質和新鮮度。中國專利CN10269711公布了一種適用于高光譜影像的信息提取方法；中國專利CN102982339公布了一種高光譜特征變量選取的方法；中國專利CN102024153公布了一種高光譜圖像監督分類方法。以上發明和研究涉及高光譜圖像的數據處理，但針對高光譜圖像的在復雜背景下目標區域提取方面少有報道。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種基于高光譜成像檢測蝦仁品質的目標區域提取方法，實現蝦仁目標區域的自動檢測，準確率高。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于高光譜成像檢測蝦仁品質的目標區域提取方法，包括以下步驟：

(1)利用可見近紅外高光譜成像儀對蝦仁訓練樣本進行掃描，獲取蝦仁訓練樣本在不同波長條件下的光譜信息，得到蝦仁訓練樣本的高光譜圖像；

(2)對蝦仁訓練樣本的高光譜圖像進行分析，將蝦仁訓練樣本在特征波長下的光譜反射率的一階導數值作為訓練特征向量：

(2-1)對蝦仁訓練樣本的高光譜圖像進行黑白版校正，均值濾波；

(2-2)分別提取步驟(2-1)處理后的蝦仁訓練樣本的高光譜圖像的蝦仁感興趣區域和背景區域的像素點的光譜反射率，計算其一階導數值；

(2-3)將整個蝦仁感興趣區域和背景區域的光譜反射率的一階導數的平均值相減，將絕對值相差最大的波長作為區分蝦仁樣本和背景的特征波長；

(2-4)將蝦仁訓練樣本的特征波長的光譜反射率的一階導數值作為訓練特征向量；

(3)在蝦仁訓練樣本的高光譜圖像中的蝦仁感興趣區域選取多個點的光譜反射率作為蝦仁訓練集，在蝦仁訓練樣本的高光譜圖像中的背景區域選取多個點的光譜反射率作為背景訓練集，利用蝦仁訓練集和背景訓練集建立基于徑向基核函數的軟支持向量機分類模型，其中，徑向基核函數的公式為：

K(xi,x)=exp(-(x-xi)2σ2)]]>

x為蝦仁待測樣本的待測特征向量；x_i為第i個蝦仁訓練樣本的訓練特征向量；σ為蝦仁訓練樣本的樣本標準差；i＝1,2,…,n；n為蝦仁訓練樣本總數；

定義支持向量機超平面為：