[發(fā)明專利]一種環(huán)形條紋打光成像的柑橘早期腐果識別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910044898.5
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109709103B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 李江波;黃文倩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/95;G01N21/01
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明涉及光學和農(nóng)業(yè)技術(shù)領域，公開了一種環(huán)形條紋打光成像的柑橘早期腐果識別系統(tǒng)及方法，包括：數(shù)字光投影儀、可見近紅外光源、計算機、精密移動載物臺以及近紅外相機，其中，通過計算機對相位圖像進行解調(diào)，從而獲得直流分量圖像和交流分量圖像，基于直流分量圖像構(gòu)建二值化模板并去除交流分量圖像的背景，采用二維經(jīng)驗模態(tài)分解對去背景后的交流分量圖像進行圖像分解和圖像重構(gòu)增強，從而獲得重構(gòu)圖像，基于重構(gòu)圖像并結(jié)合分割算法來對待檢測柑橘的早期腐爛區(qū)域進行分割。該柑橘早期腐果識別系統(tǒng)具有識別效率高以及能準確判斷出腐爛區(qū)域的位置的優(yōu)點。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及光學和農(nóng)業(yè)技術(shù)領域，特別是涉及一種環(huán)形條紋打光成像的柑橘早期腐果識別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

我國柑橘年產(chǎn)量超3700萬噸，位居世界第一。真菌侵染引起的腐爛是柑橘采后最易發(fā)生、最嚴重，卻最難檢測的缺陷。目前相關的檢測技術(shù)主要有RGB計算機視覺技術(shù)、近紅外光譜技術(shù)、多光譜成像技術(shù)、高光譜成像技術(shù)以及熒光成像技術(shù)等。對于RGB計算機視覺技術(shù)，由于真菌感染引起的早期腐爛果，其感染區(qū)域表皮顏色與正常果皮顏色幾乎一樣，導致采用彩色相機檢測這種缺陷非常困難。就近紅外光譜技術(shù)而言，盡管這種技術(shù)可以對不同類型組織進行特定、有效地表達，并根據(jù)光譜信息建立的模型區(qū)分不同特征信息，進而實現(xiàn)分類。然而，近紅外光譜技術(shù)屬于單點檢測技術(shù)，其僅僅可以對測量點區(qū)域信息進行表達，在柑橘真菌感染引起的早期腐爛缺陷檢測應用中難以充分利用其水果表面空間信息進行綜合判斷以實現(xiàn)準確地分類。對于多/高光譜成像技術(shù)，由于數(shù)據(jù)信息量大、系統(tǒng)成本高、實時在線檢測難等諸多問題，導致目前這種技術(shù)還很難在實際中推廣應用。與這些技術(shù)相比，盡管熒光技術(shù)表現(xiàn)出了一定的腐果檢測潛力，但是實際中并不是所有腐爛區(qū)域都發(fā)射熒光，從而使熒光技術(shù)在實際應用中存在穩(wěn)定性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)形條紋打光成像的柑橘早期腐果識別系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的柑橘真菌感染早期腐果無法被有效識別以及識別精度低的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種環(huán)形條紋打光成像的柑橘早期腐果識別系統(tǒng)，包括：數(shù)字光投影儀；可見近紅外光源，用于提供給所述數(shù)字光投影儀近紅外光；計算機，用于生成二維環(huán)形條紋圖像并將其傳輸給所述數(shù)字光投影儀，從而使得所述數(shù)字光投影儀發(fā)射出條紋光并照射在待檢測柑橘上；精密移動載物臺，用于承接待檢測柑橘并能帶動所述待檢測柑橘沿水平方向進行左右運動；以及近紅外相機，用于采集所述待檢測柑橘的相位圖像，其中，通過所述計算機對所述相位圖像進行解調(diào)，從而獲得直流分量圖像和交流分量圖像，基于所述直流分量圖像構(gòu)建二值化模板并去除交流分量圖像的背景，采用二維經(jīng)驗模態(tài)分解對去背景后的交流分量圖像進行圖像分解和圖像重構(gòu)增強，從而獲得重構(gòu)圖像，基于重構(gòu)圖像并結(jié)合分割算法來對待檢測柑橘的早期腐爛區(qū)域進行分割。

其中，所述早期腐果識別系統(tǒng)還包括設置在所述數(shù)字光投影儀的發(fā)射端的前方的第一偏振片。

其中，所述早期腐果識別系統(tǒng)還包括設置在所述近紅外相機的鏡頭前端的窄帶濾波片和設置在所述窄帶濾波片的前端的第二偏振片。

其中，所述精密移動載物臺包括與所述計算機電連接的精密電機、與所述精密電機的輸出端相連接的轉(zhuǎn)動軸以及套設在所述轉(zhuǎn)動軸的外圍并能沿所述轉(zhuǎn)動軸的軸向進行往復運動的載物臺。

其中，所述計算機包括電機控制模塊、圖像采集模塊、投影控制模塊以及環(huán)形條紋圖像生成模塊，其中，所述電機控制模塊與所述精密電機電連接，用于控制所述精密電機的轉(zhuǎn)動和停止；所述圖像采集模塊與所述近紅外相機電連接，用于采集所述待檢測柑橘的相位圖像；所述投影控制模塊與所述數(shù)字光投影儀電連接，用于控制所述數(shù)字光投影儀能發(fā)射出環(huán)形光；所述環(huán)形條紋圖像生成模塊與所述投影控制模塊電連接，用于生成二維環(huán)形條紋圖像并將所述二維環(huán)形條紋圖像加載到所述投影控制模塊。