[發明專利]基于結構高光譜的種子質量檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202010545125.8
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111579511A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 盧偉;蔡苗苗;張壹峰
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01B11/02;G01B11/00;G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于結構高光譜的種子質量檢測裝置，由機械臂基座、機械臂、真空吸種模塊、結構光投影模塊、白光光源、光纖、高光譜相機、計算機、信號線、種子組成；一種基于結構高光譜的種子質量檢測方法，包括以下步驟：基于結構高光譜的種子質量檢測裝置標定、種子三維表型信息獲取、種子特征光譜信息和二維紋理信息的獲取、基于支持向量回歸(SVR)的種子活力預測模型建模；本發明采用結構光三維成像技術，可精確測量種子的長度、寬度、體積等三維尺寸信息，通過結構光調制技術可檢測種子不同深度的高光譜信息，拓展信息維度，提高種子活力指數的檢測精度。

技術領域

本發明屬于種子質量自動化檢測的技術領域，尤其是一種基于結構高光譜的種子質量檢測方法及裝置，屬于農業工程領域。

背景技術

農作物產量是是保證糧食安全的重要指標，是國家安全的基石。種子質量的優劣很大程度上決定了糧食的產量，進行種子表型檢測是增加農作物產量的重要因素，進行種子質量檢測具有重要意義。衡量種子質量的標準主要包括發芽率、種子凈度、純度、活力、損傷裂紋等。其中，種子物理尺寸、活力指數等直接關系到作物的產量和質量。

傳統的種子物理尺寸表型檢測通過提取相機拍照后的二維圖像進行種子直徑、長度的測量，但無法實現種子體積的精確測量。此外，傳統采用發芽法、四唑法等進行種子活力檢測為有損檢測，而基于近紅外、高光譜的檢測方法因無法提取不同深度的種子光譜信息，檢測精度難以提升。

發明內容

針對現有種子表型參數和活力指數檢測精度低的不足，本發明提出一種基于結構高光譜的種子質量檢測方法及裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種基于結構高光譜的種子質量檢測裝置，其特征為，由機械臂基座(1)、機械臂(2)、真空吸種模塊(3)、結構光投影模塊(4)、白光光源(5)、光纖(6)、高光譜相機(7)、計算機(8)、信號線(9)、種子(10)組成，其中，機械臂(2)由機械臂升降臺(21)、機械臂大臂(22)、機械臂小臂(23)、機械臂連接法蘭(24)、手臂連接軸(25)組成，且機械臂升降臺(21)的底部固裝于機械臂基座(1)上，機械臂升降臺(21)的滑動端與機械臂大臂(22)一端固裝，機械臂大臂(22)另一端與機械臂小臂(23)一端通過手臂連接軸(25)滑動連接，機械臂小臂(23)另一端通過機械臂連接法蘭(24)與真空吸種模塊(3)的法蘭連接件(31)固裝；白光光源(5)通過光纖(6)為結構光投影模塊(4)提供光源，結構光投影模塊(4)投射結構光到種子(10)上，高光譜相機(7)采集種子(10)上投射的結構光圖像并通過信號線(9)傳輸到計算機(8)。

一種基于結構高光譜的種子質量檢測裝置，所述的真空吸種模塊(3)，其特征為：由法蘭連接件(31)、真空管轉接頭(32)、氣吸空心針(33)、真空發生器(34)和軟氣管(35)組成，其中，真空發生器(34)輸出端和軟氣管(35)一端相連，軟氣管(35)另一端通過真空管轉接頭(32)連接至法蘭連接件(31)一端，法蘭連接件(31)另一端與氣吸空心針(33)一端相連，氣吸空心針(33)另一端可吸附種子(10)，且法蘭連接件(31)，氣吸空心針(33)，真空管轉接頭(32)，軟氣管(35)均為真空結構，并共同構成內部空心連通體，可吸附種子(10)。

一種基于結構高光譜的種子質量檢測方法，其特征為，包括以下步驟：

步驟1：基于結構高光譜的種子質量檢測裝置標定；

步驟2：種子三維表型信息獲取；

步驟3：種子特征光譜信息和二維紋理信息的獲取；

步驟4：基于支持向量回歸(SVR)的種子活力預測模型建模。

所述的一種基于結構高光譜的種子質量檢測方法，其特征為：所述步驟1基于結構高光譜的種子質量檢測裝置標定按照以下步驟標定：