基于計算機(jī)視覺的枸杞分級方法研究.pdf

1、枸杞為我國傳統(tǒng)名貴中藥材，近年來枸杞作為滋補品越來越被人們所喜愛，枸杞制品在醫(yī)藥工業(yè)和食品工業(yè)等方面不斷發(fā)展，需求量顯著提高，枸杞產(chǎn)地與品質(zhì)的管控與檢測方法也迫切需要改進(jìn)與提高。目前對枸杞品質(zhì)、產(chǎn)地的評價主要有感官鑒別、顯微鑒別、化學(xué)成分分析鑒別等幾種常見方法，以上理化方法都具有一定的局限性。枸杞的真?zhèn)蝺?yōu)劣缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的鑒別，較難打入國際市場。保證枸杞質(zhì)量的劃分，建立一種快速、無損的枸杞質(zhì)量檢測系統(tǒng)，來對不同產(chǎn)地的枸杞進(jìn)行鑒別，已成為

2、重要的研究課題。
　　隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以圖像處理為基礎(chǔ)的計算機(jī)視覺技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測領(lǐng)域得到廣泛的研究應(yīng)用，但其在枸杞分級中的研究應(yīng)用尚未見報道。本課題探索性的利用計算機(jī)視覺技術(shù)對不同產(chǎn)地的枸杞進(jìn)行分級，通過對枸杞樣品的7種可見光圖像及高光譜圖像進(jìn)行研究建立判別模型，并進(jìn)行優(yōu)化，為枸杞的產(chǎn)地與品質(zhì)的快速分級提供理論和實踐的借鑒。論文主要工作如下：
　　一、基于7種可見光圖像的枸杞分級研究
　　1．通過實驗室自制

3、的圖像采集系統(tǒng)采集3個產(chǎn)地共6個等級的枸杞樣品的7種可見光光源下的圖像（包括紅色、藍(lán)色、綠色、紫色、黃色、青色和白色），分別提取枸杞樣品7種可見光圖像的顏色和紋理特征參量。
　　2．通過圖像信息熵的理論，研究不同顏色光源對圖像的影響，選擇最有利于枸杞分級的光源，并且基于提取的特征參量，通過Fisher判別分析(FDA)，對其結(jié)果進(jìn)行驗證，得到白光下的枸杞圖像分級正確率最高達(dá)到了91.4％，分級效果最好。
　　3．為進(jìn)一步提高

4、白光下的枸杞圖像的分級正確率，提出了一種基于WilksΛ準(zhǔn)則的核Fisher判別分析(KFDA)分級方法，分級正確率和驗證率分別達(dá)到100%和87.8%，正確率和驗證率均有顯著提高。
　　二、基于高光譜圖像技術(shù)的枸杞分級方法研究
　　1．通過實驗室的高光譜圖像采集系統(tǒng)，采集6個等級枸杞樣品在371.05～1023.82nm波段范圍內(nèi)的高光譜圖像。
　　2．通過基于信息熵與互信息熵相結(jié)合的方法確定枸杞高光譜圖像的特征波長

5、為950nm，并提取特征波長下所對應(yīng)的高光譜圖像進(jìn)行分析。
　　3．基于提取枸杞樣品高光譜圖像的紋理特征參量，通過FDA判別分析驗證基于信息熵的特征波長選擇方法的有效性，結(jié)果表明950nm波長下的高光譜圖像分級正確率最高達(dá)到99.4%，證明了該方法的有效性。
　　4．建立了基于枸杞高光譜圖像光譜信息的FDA分級模型，分級正確率和驗證率均達(dá)到100%。
　　三、對比分析了普通圖像以及高光譜圖像的分級結(jié)果，基于高光譜圖像光