基于高光谱成像技术的苹果内外品质快速无损检测方法

摘要

本发明提供的基于高光谱成像技术的苹果内外品质的快速无损检测方法，利用高光谱成像系统采集苹果图谱信息，分析苹果光谱曲线的特征，并对光谱数据进行分析。然后，确定单波段图像，对其进行二次阈值分割，提取相应区域，并提取相应区域的光谱曲线。针对病害、虫害等苹果外部特征，提出二次连续投影算法以提取特征波长集SP1；针对糖度、硬度等苹果内部品质提出多参数连续投影算法以提取特征波长集SP2。最后融合反应苹果内外品质的特征波长集SP1、SP2采用BP神经网络实现对苹果内外品质的快速、无损检测。本发明操作简单方便、检测速度快、检测结果精度高，而且对苹果没有损伤。

主权项

基于高光谱成像技术的苹果内外品质快速、无损检测方法，其特征包括以下步骤：1）利用高光谱成像系统采集苹果图谱信息；2）分析苹果光谱曲线的特征，并对光谱数据进行分析；3）确定单波段图像，使用二次最大类间阈值分割算法对单波段图像进行阈值分割，分割出苹果与背景，从而得到苹果的高光谱图像；对苹果的高光谱图像进行掩膜；4）对掩膜后的苹果高光谱图像进行第二次最大类间阈值分割，在苹果的高光谱图像中提取苹果病害区域、虫害区域、果梗/花萼区域、正常区域；5）对分割出来的苹果病害区域、虫害区域、果梗/花萼区域、正常区域进行腐蚀膨胀运算；确定病虫害区域、花萼区域和果梗区域等感兴趣区域的像素点位置；对于苹果糖度、硬度等参数区域取苹果的正常区域中间部分的像素点位置；6）对掩膜后的苹果高光谱图像进行第二次最大类间阈值分割，在苹果的高光谱图像中提取病害区域光谱曲线、虫害病害区域光谱曲线、果梗/花萼病害区域光谱曲线、正常区域糖度光谱曲线、正常区域硬度光谱曲线；7）针对苹果病害区域、虫害区域、果梗/花萼区域、正常区域光谱曲线，采用二次连续投影法从500nm～970nm波长下的367个波段中提取苹果病害、虫害、果梗、花萼、正常的特征波长集SP1；8）对于苹果的糖度、硬度等品质参数采用多参数连续投影算法SPA2提取苹果内部品质特征波长集SP2；9）用苹果外部品质特征波长集SP1中特征波长的反射率融合苹果内部品质特征波长集SP2中特征波长的反射率，作为BP人工神经网络输入量，其隐层数为1，输入层和隐层传递函数为正切S型传递函数；加入趋势动量项的梯度下降的训练函数；输出为5个量，分别为苹果是否染有病害、是否染有虫害、是否是正常果、糖度值、硬度值；10）通过苹果是否染有病害、是否染有虫害、是否是正常果、糖度值、硬度值实现苹果内外品质的快速、无损检测。