[发明专利]基于高光谱同步扫描成像技术的凤梨无损检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉技术检测花卉品质的方法及装置，特指一种基于高光谱同步扫描成像技术的凤梨品质无损检测装置及方法。

背景技术

目前我国的花卉种植面积已经超过了24.6万公顷，占世界花卉生产面积的30%；在我国的花卉生产企业中，种植面积达3公顷或年营业额达500万元以上的中大型花卉企业已超过8450家。虽然我国花卉的生产能力巨大，但是从花卉产业整体的发展健康程度及水平来看，我国离世界花卉发达国家仍有一定差距，年出口额增长缓慢，其中花卉品质是我国出口花卉面临的主要问题。而在现今的花卉设施大棚里，对上市前影响花卉品质的各因素评价全凭农艺师的个人经验，由于评级指标多样且种植量逐年增加，部分品质评价参数特征难以定量描述，仅凭农艺师的个人经验对花卉进行测量及评价，势必导致劳动效率的降低，增加花卉生产企业的负担。无损检测技术是指在不破坏植物组织结构的基础上，利用各种手段对植株花卉生长状况进行监测。这种方法可以迅速、准确、自动化、非破坏性的的特点，目前的研究主要集中在光谱诊断、计算机视觉诊断等方面。计算机视觉成像由于其视角范围适中且分辨率较高，可获取整个叶片或冠层的不同区域的图像和光反射信息，能够反映植株叶片或冠层的不同区域由于反射特性差异引起的分布规律的变化，可获得较多的植株生长信息，是一种发展很快的无损检测技术。在作物长势和品质的无损检测方面，申请号为200610097576.X的发明专利申请，公开了一种嵌入式农业植物生长状态监测仪及其工作方法，可以对作物生长的环境温湿度、茎粗、株高、土壤粘度和酸碱度进行探测，该系统仅通过茎粗、株高判断作物生长状态，难以对作物长势做出全面科学的评价；申请号为200410014648.0的发明专利申请公开了一种用于农作物生长监测及营养施肥处方生成装置和方法，该发明采用摄像机来获取作物的茎、叶、花、果、皮图像信息，由于摄像机仅能获取可见光范围的合成图像，难以对作物生长信息进行精确分析；申请号为200710069116.0的发明专利公开了一种多光谱成像技术快速无损测量茶树含氮量的方法；申请号为200510062298.X的发明专利申请和申请号为200520134360.7的实用新型专利申请，公布了一种油菜氮素营养多光谱图像诊断方法及诊断系统；上述系统均采用3CCD多光谱摄像系统作为视觉采集装置，在计算机的控制下，通过3CCD多光谱摄像系统采集植株冠层多光谱图像信息，能够非破坏性的诊断植株的氮素营养状况。此类系统虽然能够通过对植株冠层多光谱图像的颜色和纹理特征的分析，来诊断植物的营养状况，但由于可选波长有限，且受作物光强和温湿度等环境因子的影响较大，因此，很难做到对作物生长信息进行精确分析和有效提取。

发明内容

为了克服传统的凤梨花卉人工分级方式受主观因素影响较大，且效率较低难以满足规模化生产的需要的不足，对凤梨的品质进行科学评价和自动分级，本发明提供一种基于高光谱同步扫描成像技术的凤梨品质快速无损检测装置及方法。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：基于同步扫描高光谱成像技术的凤梨品质无损检测装置，包括光箱，所述光箱的箱顶安装第一高光谱成像仪，箱壁安装第二高光谱成像仪，箱底设置有位移台，所述第一高光谱成像仪和第二高光谱成像仪分别连接至控制计算机，所述位移台与位移台控制器连接，所述位移台控制器控制位移台的上下左右四个维度的运动。

上述方案中，所述第一高光谱成像仪安装在光箱的箱顶几何中心位置；所述第二高光谱成像仪安装在光箱的箱壁几何中心位置；所述位移台安装在光箱的箱底几何中心位置。

上述方案中，所述位移台控制器也与所述计算机连接。

上述方案中，所述光箱上端两侧还对称安装有第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源与光源控制器连接。

本发明还提供了一种基于同步扫描高光谱成像技术的凤梨品质无损检测方法，：按照下述步骤进行：

1）建立凤梨品质分级标准；

2）利用双位同步扫描高光谱成像装置采集盆栽凤梨的双位高光谱图像数据；

3）利用高光谱图像分析方法，提取凤梨各器官特征图像，分离出凤梨各器官图像；

4）通过实测获取凤梨的器官的实际值；

5）对比凤梨器官实际值和各器官图像信息，利用统计学方法建立校正模型；

6）基于步骤（5）建立的模型和步骤（1）的标准对待测的凤梨进行品质分级。

上述方案中，所述的步骤（1）是指根据凤梨的生长模型，建立的基于生理特征和形态学特征的凤梨品质分级标准。