[发明专利]高光谱透射图像采集系统及基于该系统的豆荚无损检测方法

权利要求书

1.一种基于高光谱透射图像采集系统的豆荚无损检测方法，其特征在于，包括：

a、将菜用大豆豆荚样本，放置在高光谱透射图像采集系统中，采集并获取相应豆荚样本在                                                个波段下的M个高光谱透射图像；在所得M个高光谱透射图像中，提取感兴趣的区域作为相应高光谱透射图像的子图像；

b、在每个波段下，利用灰度共生矩阵，提取步骤a所得相应子图像在四个方向上的对比度、相关性、能量与同质性共16个纹理参数；将所得M个波段下共16M个纹理参数，作为判断相应豆荚样本是否含有豆荚螟的特征参数；

c、将步骤b所得16M个纹理参数，输入预先建立的检测模型进行检测处理，获取相应豆荚样本是否含有豆荚螟的检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于高光谱透射图像采集系统的豆荚无损检测方法，其特征在于，在步骤c中，预先建立检测模型的操作包括：

 利用支持向量数据描述法，构建不含豆荚螟的豆荚样本和含豆荚螟的豆荚样本的检测模型，该检测模型的形式为：

其中，表示菜用大豆是否还有豆荚螟的检测结果，为符号函数，为相应豆荚样本的特征参数，为已知的不含豆荚螟豆荚的特征参数，为已知的不含豆荚螟豆荚的数量，为支持向量数据描述的核函数，和均为待定系数；

通过交叉验证的网格搜索法，确定支持向量机的核函数、和，从而得到菜用大豆豆荚是否含豆荚螟虫的检测模型。

3.根据权利要求1或2所述的基于高光谱透射图像采集系统的豆荚无损检测方法，其特征在于，在步骤a中，采集并获取相应豆荚样本在个波段下的M个高光谱透射图像之后，还包括：

将豆荚样本分为训练集和测试集，其中训练集由正常豆荚（不含豆荚螟）样本构成，测试集由正常豆荚（不含豆荚螟）样本和含豆荚螟样本构成；

对豆荚样本的高光谱透射图像采集完后，利用破坏性法，对选取的豆荚样本进行破坏性处理，获取相应豆荚样本是否包含豆荚螟的准确结果，以与步骤c获得的检测结果进行对比，并为后续优化检测模型提供依据。

4.根据权利要求3所述的基于高光谱透射图像采集系统的豆荚无损检测方法，其特征在于，步骤c中的和的选取，转换为下述最优化问题的求解：

，

；

其中，C为惩罚系数；r为超球面半径；所述与惩罚系数C由交叉验证的网格搜索法确定；

所述选择支持向量数据描述的核函数选取：

，

其中，为高斯核函数宽度；为测试集豆荚样本高光谱透射图像的特征参数，为训练集豆荚样本高光谱透射图像的特征参数。

5.根据权利要求1或2所述的基于高光谱透射图像采集系统的豆荚无损检测方法，其特征在于，步骤a中的高光谱透射图像采集系统，包括电源、石英卤素钨灯、光纤、采光室、CCD控制器、CCD数字照相机、光谱仪、聚焦透镜与透射光源架构，其中：

所述CCD控制器、CCD数字照相机、光谱仪、聚焦透镜与透射光源架构，均设置在采光室内部；所述CCD控制器、CCD数字照相机、光谱仪与聚焦透镜依次配合连接，且位于透射光源架构的上方；

所述聚焦透镜设置在光谱仪的前端，光谱仪设置在CCD照相机上，CCD数字照相机的输出端与CCD控制器相连，CCD控制器的输出端与计算机相连，用于向计算机输出采集所得高光谱图像；所述石英卤素钨灯的电源端与电源相连，并通过光纤连接至透射光源架构，形成面光源；

所述面光源照射在待测对象上，通过光谱仪与CCD数字照相机，采集待测对象的高光谱透射图像。

6.根据权利要求5所述的基于高光谱透射图像采集系统的豆荚无损检测方法，其特征在于，所述透射光源架构包括强化玻璃、扩散片、3〞线性光源与电动平台，所述强化玻璃固定在电动平台上，并位于CCD控制器、CCD数字照相机、光谱仪与聚焦透镜的下方；

所述3〞线性光源通过光纤汇聚石英卤素钨灯发出的光线，并通过扩散片在采光室内形成的面光源；所述面光源照射在用于加载待测对象的强化玻璃上，通过光谱仪与CCD数字照相机，采集待测对象的高光谱透射图像。