[发明专利]一种环形条纹打光成像的柑橘早期腐果识别系统及方法

说明书

本发明涉及光学和农业技术领域，公开了一种环形条纹打光成像的柑橘早期腐果识别系统及方法，包括：数字光投影仪、可见近红外光源、计算机、精密移动载物台以及近红外相机，其中，通过计算机对相位图像进行解调，从而获得直流分量图像和交流分量图像，基于直流分量图像构建二值化模板并去除交流分量图像的背景，采用二维经验模态分解对去背景后的交流分量图像进行图像分解和图像重构增强，从而获得重构图像，基于重构图像并结合分割算法来对待检测柑橘的早期腐烂区域进行分割。该柑橘早期腐果识别系统具有识别效率高以及能准确判断出腐烂区域的位置的优点。

技术领域

本发明涉及光学和农业技术领域，特别是涉及一种环形条纹打光成像的柑橘早期腐果识别系统及方法。

背景技术

我国柑橘年产量超3700万吨，位居世界第一。真菌侵染引起的腐烂是柑橘采后最易发生、最严重，却最难检测的缺陷。目前相关的检测技术主要有RGB计算机视觉技术、近红外光谱技术、多光谱成像技术、高光谱成像技术以及荧光成像技术等。对于RGB计算机视觉技术，由于真菌感染引起的早期腐烂果，其感染区域表皮颜色与正常果皮颜色几乎一样，导致采用彩色相机检测这种缺陷非常困难。就近红外光谱技术而言，尽管这种技术可以对不同类型组织进行特定、有效地表达，并根据光谱信息建立的模型区分不同特征信息，进而实现分类。然而，近红外光谱技术属于单点检测技术，其仅仅可以对测量点区域信息进行表达，在柑橘真菌感染引起的早期腐烂缺陷检测应用中难以充分利用其水果表面空间信息进行综合判断以实现准确地分类。对于多/高光谱成像技术，由于数据信息量大、系统成本高、实时在线检测难等诸多问题，导致目前这种技术还很难在实际中推广应用。与这些技术相比，尽管荧光技术表现出了一定的腐果检测潜力，但是实际中并不是所有腐烂区域都发射荧光，从而使荧光技术在实际应用中存在稳定性差的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种环形条纹打光成像的柑橘早期腐果识别系统及方法，以解决现有技术中的柑橘真菌感染早期腐果无法被有效识别以及识别精度低的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种环形条纹打光成像的柑橘早期腐果识别系统，包括：数字光投影仪；可见近红外光源，用于提供给所述数字光投影仪近红外光；计算机，用于生成二维环形条纹图像并将其传输给所述数字光投影仪，从而使得所述数字光投影仪发射出条纹光并照射在待检测柑橘上；精密移动载物台，用于承接待检测柑橘并能带动所述待检测柑橘沿水平方向进行左右运动；以及近红外相机，用于采集所述待检测柑橘的相位图像，其中，通过所述计算机对所述相位图像进行解调，从而获得直流分量图像和交流分量图像，基于所述直流分量图像构建二值化模板并去除交流分量图像的背景，采用二维经验模态分解对去背景后的交流分量图像进行图像分解和图像重构增强，从而获得重构图像，基于重构图像并结合分割算法来对待检测柑橘的早期腐烂区域进行分割。

其中，所述早期腐果识别系统还包括设置在所述数字光投影仪的发射端的前方的第一偏振片。

其中，所述早期腐果识别系统还包括设置在所述近红外相机的镜头前端的窄带滤波片和设置在所述窄带滤波片的前端的第二偏振片。

其中，所述精密移动载物台包括与所述计算机电连接的精密电机、与所述精密电机的输出端相连接的转动轴以及套设在所述转动轴的外围并能沿所述转动轴的轴向进行往复运动的载物台。

其中，所述计算机包括电机控制模块、图像采集模块、投影控制模块以及环形条纹图像生成模块，其中，所述电机控制模块与所述精密电机电连接，用于控制所述精密电机的转动和停止；所述图像采集模块与所述近红外相机电连接，用于采集所述待检测柑橘的相位图像；所述投影控制模块与所述数字光投影仪电连接，用于控制所述数字光投影仪能发射出环形光；所述环形条纹图像生成模块与所述投影控制模块电连接，用于生成二维环形条纹图像并将所述二维环形条纹图像加载到所述投影控制模块。