本研究應用了400-1000nm的高光譜相機,可采用杭州彩譜科技有限公司產品FS13進行相關研究。光譜范圍在400-1000nm,波長分辨率優于2.5nm,可達1200個光譜通道。采集速度全譜段可達128FPS,波段選擇后最高3300Hz(支持多區域波段選擇)。
山楂具有很高的營養和保健價值。既可以深加工成果粉和果飲等產品;又對高脂血癥和心腦血管系統有重要的藥用價值。然而損傷和蟲害的存在嚴重影響了山楂的產量和品質,損傷是指采摘或運輸過程中受到撞擊或擠壓而引起的,此區域在儲存期間后會受到病菌的侵害,最終導致果實腐爛等;蟲害由桃小食心蟲等引起,其幼蟲蛀入果實后,形成針孔大小的入果孔,果里面有微量水珠狀膠,幼蟲在果內串食,果內充滿糞便,所以有必要對損傷和蟲害缺陷樣本進行研究。
在實際生產過程中,利用人工將損傷和蟲害的樣本剔除,不僅耗時且效率低下,因此迫切需要一種能夠快速、準確識別出山楂損傷和蟲害的方法。高光譜成像技術是一種光譜和圖像的融合技術,具有分辨率高、波段多等特點,近年來其在水果檢測方面應用廣泛。
基于高光譜成像技術從定性分析和特征識別兩個角度,對山楂的損傷和蟲害區域進行識別研究。主要研究結論:
(1)運用SNV-PLSR-LS-SVM方法對山楂的損傷、蟲害、完好、花萼和果梗五個區域的測試集光譜數據(共57個)識別效果最好,正確率為91.23%。
(2)采用PCA進行10條特征波段下單波段圖像的數據壓縮,然后分別采用"sobel"算子和區域生長算法"Region-grow"識別出山楂的邊緣與缺陷特征區域。特征識別得出單損傷、單蟲害和損傷及蟲害樣本的識別率為95.65%,86.67%和100%。
定性分析和特征識別兩者都達到識別山楂損傷和蟲害的目的。本研究可以為山楂在線檢測設備提供理論支持和依據。但對于花萼中存在蟲害,其樣本誤判率比較高的問題,以及果梗、花萼與山楂主體的不同,有必要繼續研究以完善對山楂損傷和蟲害的識別。
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