[發明專利]一種柑橘黃龍病快速檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 202110478694.X
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113109269A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 蔡健榮;許騫;孫力;白竣文
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/84;G06K9/62;G06T7/00;G06T7/45;G06T7/49;G06T7/90
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1.一種柑橘黃龍病快速檢測裝置，其特征在于，包括圖像采集單元和控制單元；

所述圖像采集單元包括遮光箱體(1)以及設置在所述遮光箱體(1)內的偏振相機(3)、短焦鏡頭(4)、窄帶LED光源、均光板(7)、線偏振片(8)、樣品壓板(9)和樣品臺(10)，所述偏振相機(3)設置于所述遮光箱體(1)的頂壁內側，所述短焦鏡頭(4)安裝于所述偏振相機(3)上，所述均光板(7)重疊放置于所述線偏振片(8)上，所述均光板(7)和所述線偏振片(8)上均設有第二通孔，所述短焦鏡頭(4)穿過所述第二通孔，所述短焦鏡頭(4)與所述第二通孔相切，所述線偏振片(8)與所述短焦鏡頭(4)的最底端齊平，所述線偏振片(8)的線偏振方向平行于所述偏振相機(3)的0°方向；

所述窄帶LED光源發出的光，經過所述均光板(7)的勻光處理后，由所述線偏振片(8)轉換成線偏振光，照射到所述樣品臺(10)上的葉片樣本，經葉片樣本反射和散射后，被所述偏振相機(3)采集，傳輸至所述控制單元進行下一步處理。

2.根據權利要求1所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置，其特征在于，所述窄帶LED光源采用660nm窄帶光源，所述窄帶LED光源包括基板、若干個燈珠所述基板為鋁板，若干燈珠(6)串聯，且若干燈珠(6)以第一通孔的軸線為圓心，沿周向均勻分布。

3.根據權利要求1所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置，其特征在于，所述短焦鏡頭(4)的主要參數如下：焦距8mm、500萬像素、最小工作距離50mm。

4.根據權利要求1所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置，其特征在于，所述短焦鏡頭(4)與所述樣品臺(10)之間的距離為130mm。

5.根據權利要求2所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置，其特征在于，還包括散熱鋁板(5)，所述散熱鋁板(5)放置于所述均光板(7)上方，所述散熱鋁板(5)上設有第一通孔，所述短焦鏡頭(4)穿過所述第一通孔，所述燈珠(6)安裝在基板上，所述基板粘連在所述散熱鋁板(5)上。

6.根據權利要求5所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置，其特征在于，所述均光板(7)與所述散熱鋁板(5)之間的距離為50mm，所述樣品壓板(9)選用低反光光學玻璃。

7.根據權利要求1所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置，其特征在于，所述樣品臺(10)的上表面設有一層黑色吸光布。

8.一種根據權利要求1所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括：

步驟一：采集不同病害種類柑橘葉片和健康葉片的圖像；

步驟二：提取紋理特征、灰度直方圖特征以及灰度方差的空間分布圖像特征；

步驟三：將提取的圖像特征輸入隨機森林分類器中進行訓練，建立RF分類模型；

步驟四：提取待識別樣本的紋理特征、灰度直方圖特征以及灰度方差的空間分布圖像特征，在RF分類模型中進行分類，對于一個輸入樣本，N棵樹會產生N個分類結果，隨機森林算法集成所有的分類投票結果，將投票次數最多的類別指定為最終的輸出。

9.根據權利要求8所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述步驟一具體為：以所述窄帶LED光源作為照明光源，通過所述偏振相機(3)，采集四個偏振角度的灰度圖像，選取其中的90°圖像作為分類模型的輸入圖像進行訓練。

10.根據權利要求8所述的柑橘黃龍病快速檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述步驟二具體為：

將所有圖像中的葉脈方向統一，通過全局閾值分割算法將葉片區域與拍攝背景區域分離；

計算取距離d＝1時的灰度共生矩陣，分別得到0°、45°、90°、135°角度下的四個灰度共生矩陣，提取其中能量、對比度、相關和逆差距4個特征作為紋理特征值，具體公式為：

能量E的計算公式：E＝∑_i,jp(i,j)²、

對比度Con的計算公式：Con＝∑_i,j(i-j)²p(i,j)、

相關Cor的計算公式：

逆差矩H的計算公式：

將0°，45°，90°，135°四個方向上獲取的上述四個特征的特征值分別求均值和方差，最終獲得八個特征值，作為RF分類模型的輸入特征；

從灰度直方圖中提取灰度均值、灰度方差，作為提取的灰度直方圖特征；

以圖譜的方式突出顯示葉片中黃化區域的大小以及分布情況，獲取灰度方差的空間分布曲線，沿葉脈垂直方向，以像素為單位，計算輸入的葉片圖像各列的灰度方差，沿葉脈方向，以像素為橫坐標，灰度方差為縱坐標，統計輸入圖像的灰度方差值的空間分布。