[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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本發明提供了一種柑橘黃龍病快速檢測裝置及檢測方法，包括圖像采集單元和控制單元；圖像采集單元包括遮光箱體以及設置在遮光箱體內的偏振相機、短焦鏡頭、窄帶LED光源、均光板、線偏振片、樣品壓板和樣品臺，短焦鏡頭安裝于偏振相機上，均光板重疊放置于線偏振片上，均光板和線偏振片上均設有第二通孔，短焦鏡頭穿過第二通孔，短焦鏡頭與第二通孔相切，線偏振片與短焦鏡頭的最底端齊平，線偏振片的線偏振方向平行于偏振相機的0°方向；窄帶LED光源發出的光，經過均光板的勻光處理后，由線偏振片轉換成線偏振光，經樣本反射和散射后，被偏振相機采集，傳輸至控制單元進行下一步處理。本發明能夠實現柑橘黃龍病的早期現場快速檢測。

技術領域

本發明涉及植物病害的檢測領域，尤其涉及一種柑橘黃龍病快速檢測裝置及檢測方法。

背景技術

柑橘是我國第一大水果，占全國水果產量的20.4％。柑橘黃龍病(Huanglongbing,HLB)，以傳染性強、破壞力大著稱，被稱為“柑橘癌癥”，一直以來嚴重影響著我國柑橘種植業的發展，并且無根治手段，被列為強制檢疫性疾病。

目前對于柑橘黃龍病主要采取以防為主的控制策略，對植株進行早期篩查，發現染病植株后立即清除以控制黃龍病蔓延，主要檢測方法包括：肉眼觀察法、顯微鏡觀察法、PCR檢測法、近紅外光譜法等，其中肉眼觀察法和顯微鏡觀察法依賴于檢測人員的主觀經驗，評價不夠客觀；PCR檢測法需要在實驗室完成，該方法耗時且昂貴，不適合果園大范圍檢測；近紅外光譜法通過光學傳感器對柑橘植株的黃龍病感染情況進行評估，通過提取的光譜特征區分黃龍病葉片和健康葉片，該方法檢測速度快，但易受季節和柑橘品種的影響，準確性差。柑橘黃龍病與宿主、病原菌、傳播媒介以及環境條件(天氣和土壤營養水平等)均有關系，且時常與缺素癥狀混雜，目前未見便攜高效的黃龍病快速檢測方法和裝置。

葉綠素含量及其分布是植物生長各階段光合作用能力、營養脅迫、病害脅迫等的指示劑，葉綠體的破壞導致葉綠素流失，葉黃素占比上升，該變化可以表征植物營養脅迫和病害脅迫。感染黃龍病的葉片，因其韌皮部形成阻塞，阻礙了光合作用產物的輸送，從而在葉面形成積累，表現為不規則、無規律分布；缺素葉片，由于光合作用產物從葉綠體中轉移受阻，淀粉顆粒的積累發生在所有葉綠體中，表現為有規律、均勻的分布。淀粉顆粒的大量積累導致葉綠體結構破壞，葉綠素流失，葉黃素占比上升，葉片出現黃化。不同染病程度的黃龍病葉片表現為不同程度的黃化，黃龍病葉片黃化的深淺程度以及葉黃素分布的不規則、無規律性是黃龍病早期快速檢測的依據。

現有技術公開了一種基于可見光圖像的柑橘黃龍病檢測方法，在自然光下采集染病葉片和健康葉片的圖像，提取紋理特征和HSV顏色特征，將上述特征值輸入到BP神經網絡進行訓練、學習，得到最優的BP神經網絡模型，提取待識別葉片的圖像特征，輸入BP神經網絡模型中進行判斷。該方法直接采用自然光為照明條件，受室外光照強度、天氣因素影響嚴重，降低了圖像采集的一致性、檢測結果的穩定性，且使用的是全波段光作為照射光源，葉片內不同的色素物質對于光譜的吸收率相近，不利于區分葉片表面病變位置。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種柑橘黃龍病快速檢測裝置和方法，能夠實現柑橘黃龍病的早期現場快速檢測。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種柑橘黃龍病快速檢測裝置，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以及設置在所述遮光箱體內的偏振相機、短焦鏡頭、窄帶LED光源、均光板、線偏振片、樣品壓板和樣品臺，所述偏振相機設置于所述遮光箱體的頂壁內側，所述短焦鏡頭安裝于所述偏振相機上，所述均光板重疊放置于所述線偏振片上，所述均光板和所述線偏振片上均設有第二通孔，所述短焦鏡頭穿過所述第二通孔，所述短焦鏡頭與所述第二通孔相切，所述線偏振片與所述短焦鏡頭的最底端齊平，所述線偏振片的線偏振方向平行于所述偏振相機的0°方向；