[发明专利]一种基于多源光信息技术的棉花病害检测方法和装置

权利要求书

1.一种基于多源光信息技术的棉花病害检测方法，其特征在于按下述步骤进行：

（1）将棉花病害样本固定在电控位移台上，使样本位于在LED组合光源和光信息传感器的长度方向延长线交点的检测位置；

（2）进行采样试验，确定扫描图像不失真的电控位移台的最佳位移速度以及光信息传感器的起偏角、CCD成像焦距和曝光时间；

（3）利用光信息传感器采集黑场和白场信息，获得不同波长点的相对参考值，以各波长点的白场和黑场的差值作为分母，计算各像素的相对反射率和成像灰度值；

（4）通过计算机设定数据采集模式，获取棉花病害样本的多源光信息数据立方体；

（5）比较不同波长处的样本图像与背景的差异，以及病斑图像与正常部分的差异，采用660nm和800nm子图采用归一化差分法进行图像变换，利用归一化差分植被组合图分割图像背景，利用650nm图像将病斑与正常区域分割；

（6）在病害样本的目标区域利用主成分分析获取主成分图像，确定病害的特征波长分布；在此基础上，应用Virtual Lab软件获取特征波长处的偏振度强度分布、Stocks参量和Mueller矩阵的偏振度特征，应用ENVI软件抽取目标区域可视化光谱的反射强度分布特征；抽取各特征波长处棉花病害的特征图像提取其灰度、纹理和病斑面积特征；

（7）将棉花病害特征信息分成偏振特征、强度特征和图像特征三类，分别建立各自的特征空间，采用三个支持向量机分类器分别在各自的特征空间进行病害的识别和分类，三个支持向量机获得各自的识别结果后，利用D-S证据理论推理方法对其进行融合决策判别。

2.根据权利要求1所述的一种基于多源光信息技术的棉花病害检测方法，其特征在于，步骤（4）所述的通过计算机设定数据采集模式是指利用计算机设定可见光采集模式或近红外采集模式。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于多源光信息技术的棉花病害检测方法，其特征在于，步骤（7）所述的采用三个支持向量机分类器分别在各自的特征空间进行病害的识别和分类，是指将所述的偏振特征、强度特征和图像特征三类不同棉花病害特征分别作为三个支持向量机分类器的输入，三个支持向量机分类器的输出为棉花病害种类的分类结果。

4.实施权利要求1所述的一种基于多源光信息技术的棉花病害检测方法的装置，包括如下部件：计算机、控制模块、光信息传感器、LED组合光源、电控位移台和仪器架；仪器架由载物台、光源支撑臂和传感器支撑臂组成；其中仪器架一侧的长度中心位置固定光源支撑臂，光源支撑臂顶端通过转轴连接LED组合光源，光源可围绕转轴做0-90度旋转；另一侧的长度中心位置固定传感器支撑臂，传感器支撑臂顶端通过转轴连接光信息传感器，光信息传感器可围绕转轴做0-90度旋转；在所述仪器架的上端面几何中心位置安装电控位移台，电控位移台包括上部的样本台和下部的单轴丝杆滑块机构，所述样本台的上端面与丝杆滑块连接，所述单轴丝杆滑块机构通过步进电机驱动丝杆滑块，并带动样本台沿轴线位移；控制模块由光源控制器、位移台控制器和数据采集卡组成，控制模块与计算机通过数据线相连接，接受计算机的控制指令，其输出通过光源控制器、位移台控制器和数据采集卡的数据输出线分别与LED组合光源、电控位移台和光信息传感器连接。

5.根据权利要求4所述一种基于多源光信息技术的棉花病害检测装置，其特征在于所述的LED组合光源为80个多光谱波长LED和卤素灯构建的组合光源，波长范围为350-2000nm。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于多源光信息技术的棉花病害检测装置，其特征在于所述的光信息传感器由光学系统、镜头、摄谱仪和CCD构成，最前端为光学系统，其后依次连接镜头、摄谱仪、CDD；其中所述的CCD包括可见光CCD和近红外CCD，可见光CCD成像范围为400-1100nm，近红外CCD成像范围为900-1700nm。