[發明專利]一種采用平行線取樣的田間紅提葡萄整體成熟度檢測方法

在審

• 申請號: 201911336918.2
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111199192A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 李振波;郭若皓;陳雅茹;李萌;岳峻
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06K9/32
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明屬于水果質量檢測技術領域的一種采用平行線取樣的田間紅提葡萄整體成熟度檢測方法。該方法通過對采集的紅提葡萄原始圖像進行預處理和圖像增強，搭建了適用于紅提葡萄成熟度分類檢測的神經網絡模型，通過對樣本圖片進行人工標注，建立對應的數據集，并利用該數據集進行神經網絡模型的訓練，獲取紅提葡萄成熟度分類檢測模型，利用模型對平行線取樣得到的葡萄圖像進行成熟度分類檢測，得到成熟度檢測結果，判斷整片園區內的全部葡萄的整體成熟度。該發明提高了紅提葡萄成熟度判定的準確率，避免了背景復雜下，葡萄識別不夠準確的問題，減輕了工作強度，提升了葡萄產業的智能化水平，對紅提葡萄成熟度檢測和葡萄產業規范化升級具有重要意義。

技術領域

本發明屬于水果質量檢測技術領域，特別涉及一種采用平行線取樣的田間紅提葡萄整體成熟度檢測方法。

背景技術

近幾年，隨著生活水平的提高，人們對葡萄及其副產品(如葡萄酒、葡萄干等)的需求量日益增大，消費者對葡萄的質量和品相提出了更高的要求。研究表明，葡萄的成熟度是決定葡萄品相質量的重要因素，目前判斷葡萄成熟度的方法主要有人工判別法與化學檢測法。人工判別法只能通過對少量葡萄的觀察來估計全部葡萄的成熟度，難以記錄大量葡萄的成色效果，分析結果的可靠性差；化學檢測法雖然檢測精準，可靠性強，但是需要采樣處理和各種化學分析，處理過程十分繁瑣。現在還沒有一種非常成熟的能夠檢測整個農場或果園葡萄整體成熟度的方法，因此本發明方法具有迫切的實際意義。

隨著計算機視覺技術的發展，越來越多的領域開始使用圖像處理技術來幫助改善工作。利用深度學習模型對葡萄進行目標檢測，可以達到對單顆葡萄成熟度分類的目的，而平行線取樣法為合理預測整個農場或果園葡萄整體成熟度提供了非常大的便利。

對于葡萄的成熟度檢測以下方法技術應用較廣：

(1)參考中國專利CN103063595A.公開了一種葡萄成熟度的檢測裝置及其應用，北京農業智能裝備技術研究中心研發了一種葡萄成熟度的檢測裝置。該裝置包括葡萄果穗周圍氣體的隔離裝置、吸氣裝置、氣室和信號采集分析系統，通過將系統隔離裝置安裝在葡萄果穗外，然后用吸氣裝置將葡萄產生的氣體導入氣室，由信號采集分析系統分析氣體中含有的乙烯含量來判斷葡萄的成熟程度。這種化學檢測的方式不僅需要大量的人工參與和專業人員分析，而且對實際環境的適應性也比較差。

(2)中國農業大學某團隊參考中國專利CN108037081A，一種釀酒葡萄成熟度監測方法和系統；研究了一種針對釀酒葡萄的成熟度檢測方法。該方法通過分析葡萄的光譜圖像和理化指標值之間的對應關系、理化指標值與成熟度參數之間的對應關系，建立葡萄成熟度的計算模型，并通過采集數據量的增大進行數據更新與模型更新來達到對葡萄成熟度進行實時監測的目的。針對這種無人機采集紅外光譜圖像與化學測量結合的方式，其操作過程比較繁瑣，且應用對象為釀酒葡萄，與本發明針對的紅提葡萄應用領域不同。

(3)中國計量大學相關單位參考魯偉奇在中國計量學院[D]上發表的“葡萄成熟度無損檢測研究”；用葡萄表皮的顏色值作為判斷葡萄成熟度的依據，采用C均值聚類算法對129株葡萄進行聚類訓練，結合葡萄在生長每個階段表皮顏色不同建立了7組分類標準，對待檢測葡萄的彩色圖片進行葡萄表皮顏色特征值提取，計算待檢測的葡萄顏色特征與7組分類標準的歐式距離，以距離最小的一類作為待檢測葡萄的分類級別；再采用支持向量機算法對人為選定的顏色設計顏色分類器，并重點研究紫色分類器輸出值，以輸出值最大者作為成熟標志，進而達到葡萄的成熟度檢測。這種方式采用傳統的基于邊緣、輪廓、紋理、顏色等方式手工提取特征，設計過程較為繁瑣，參數設置較為復雜，適用性不強，且應用對象為巨峰葡萄，與本發明針對的紅提葡萄應用領域不同。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用平行線取樣的田間紅提葡萄整體成熟度的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采集紅提葡萄不同成熟度下的原始圖像；

(2)對采集到的原始圖像進行預處理；