[發明專利]面向果實品質檢測的高光譜圖像重構方法及檢測方法

在審

• 申請號: 202110275774.5
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113418874A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 翁士狀;朱恭欽;劉存川
• 申請（專利權）人: 安徽工業技術創新研究院六安院
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/55;G01N21/84
• 代理公司: 合肥九道和專利代理事務所(特殊普通合伙) 34154
• 代理人: 胡發丁

本發明特別涉及一種面向果實品質檢測的高光譜圖像重構方法，包括如下步驟：S110、拍攝果實得到果實的高清圖像和高光譜圖像；S120、對兩者進行分割并提取感興趣區域；S130、對相機通道響應值D和光譜反射率R分別求平均得到樣本集；S140、根據樣本集找到轉換矩陣W；S150、利用高清相機拍攝待測果實的高清圖像，再用轉換矩陣W對待測果實的通道響應值Dv進行轉換即可得到重構后的光譜反射率數據Rv；還公開了一種面向果實品質檢測方法。采用高光譜圖像重構技術，儀器設備成本和人工操作時間成本大幅降低；操作運用簡單，降低了檢測人員的專業技術操作要求，大幅提高檢測效率；重構后的高光譜圖像分辨率比原始高光譜圖像分辨率更高，可以獲得更細致的圖像信息。

技術領域

本發明涉及高光譜圖像重構技術領域，特別涉及一種面向果實品質檢測的高光譜圖像重構方法及檢測方法。

背景技術

在生長繁育過程中，果實容易受到各類病菌的感染，而病菌腐生能力強、傳播范圍廣，會嚴重影響果實的品質。因此，需要快速、高效的品質檢測方法對果實進行品控管理。高光譜成像技術將傳統的成像與光譜技術相結合來獲取物體的空間和光譜信息，是一種新興的、無損的光學檢測技術。相較于傳統果實品質檢測方法，高光譜成像技術不僅在獲取樣品信息豐富程度方面有了極大提高，還可獲取被測樣品的整個面陣的品質信息，可以實現對果實品質快速無損的檢測分析。但存在以下問題：（1）高光譜儀器設備價格昂貴；（2）儀器的使用專業性要求高，需要由專業技術人員操作；（3）高光譜圖像的分辨率遠低于普通相機的分辨率，無法獲取細微信息。這些問題限制了高光譜技術在果實品質檢測中的應用與推廣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向果實品質檢測的高光譜圖像重構方法，獲得的高光譜圖像分辨率更高。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種面向果實品質檢測的高光譜圖像重構方法，包括如下步驟：S110、利用高清相機和高光譜相機拍攝果實圖像分別得到果實的高清圖像和高光譜圖像；S120、對果實的高清圖像和高光譜圖像進行分割并提取感興趣區域，兩個圖像中的感興趣區域一一對應；S130、每個感興趣區域作為一個樣本，對感興趣區域中的相機通道響應值D和光譜反射率R分別求平均得到樣本集；S140、根據樣本集找到樣本光譜反射率數據和相機通道響應值之間的轉換矩陣W；S150、利用高清相機拍攝待測果實的高清圖像，再用轉換矩陣W對待測果實的通道響應值Dv進行轉換即可得到重構后的光譜反射率數據Rv。

與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：采用高光譜圖像重構技術，儀器設備成本和人工操作時間成本大幅降低；操作運用簡單，降低了檢測人員的專業技術操作要求，大幅提高檢測效率；重構后的高光譜圖像分辨率比原始高光譜圖像分辨率更高，可以獲得更細致的圖像信息。

本發明的目的在于提供一種面向果實品質檢測的方法，能夠實現果實品質的低成本、高通量、快速檢測。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種面向果實品質檢測的方法，包括如下步驟：S210、將待測果實放在采集裝置中采集其高清圖像；S220、按照前述步驟S110-S150對待測果實的高清圖像進行重構得到待測果實的光譜反射率數據；S230、將重構后的光譜反射率數據通過神經網絡模型進行分類和回歸實現待測果實品質的檢測。

與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：通過建立重構圖像和果實多種品質的反演模型，實現果實品質的低成本、高通量、快速檢測，拓展高光譜檢測技術的應用范圍；并且，由于重構后高光譜圖像分辨率非常高，因此基于該數據建立的神經網絡模型的分類準確度非常高，檢測的結果很準確率更高。

附圖說明

圖1是高光譜圖像重構流程圖；

圖2是本發明檢測裝置的結構示意圖；

圖3是高光譜儀器獲得樣品的.cube格式數據圖；

圖4是圖3處理成.float格式數據圖；

圖5是針對圖4中三個波段融合成的圖像；