[发明专利]一种基于光谱信息的水果高光谱图像分割方法

说明书

一种基于光谱信息的水果高光谱图像分割方法，涉及光谱图像处理。该基于光谱信息的水果高光谱图像分割方法，是利用高光谱成像设备同时采集待测水果的光谱信息和图像信息，结合光谱分析技术、计算机图像处理和机器视觉技术的优点，对待测水果进行分割的技术。采集到的待测水果高光谱图像是在特定波长范围内由一系列连续的较窄波段图像组成的三维图像数据块。在此三维图像数据块内水果与背景的每个像素点的光谱信息都有较大的差异，通过对比分析水果与背景之间光谱数据的差异采用‘光谱均值‑阈值’分割算法，能够快速准确的分割水果图像。

技术领域

本发明涉及光谱图像处理，特别涉及一种基于光谱信息的水果高光谱图像分割方法。

背景技术

水果营养价值高，产量大,但国内产业发展后劲不强。其主要原因是我国水果采后品质检测技术落后，大多是人工操作，耗时耗力，而且效率低，因而无法满足大规模生产的需求，无法满足国内的高端需求。目前，国内对水果的采后无损检测研究还不成熟，因此，亟需开发快速无损智能高效的采后品质检测技术，推动水果采后处理向优质化、标准化和产业化方向健康发展，以营养和功能引导水果消费。通过分析水果的高光谱图像数据，可以快速无损地检测水果的品质，而将水果图像精准完整地分割出来是分析水果高光谱图像的前提。而大部分水果呈球形，水果高光谱图像中水果边缘颜色较深，与背景颜色相近，故目前基于图像信息的分割方法不易区分水果与背景，容易使水果图像分割不准确。因此，提出一种快速精准的水果图像分割方法，其在水果品质检测中具有较好的应用前景。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于光谱信息的水果高光谱图像分割方法，其具有设计合理、快速准确的优点。

本发明所采用的技术方案是：一种基于光谱信息的水果高光谱图像分割方法，其技术要点是，包括以下步骤：

获取高光谱图像的步骤，将校正白板放在移动平台上并与水果样品处于同一高度，获得校正白板的高光谱标定图像；关闭镜头快门获取全黑的高光谱标定图像，最后将待测水果样品放置于移动平台上，获得水果样品在移动平台不同位置的全部的光谱信息；

高光谱图像数据校正的步骤，利用校正白板的高光谱标定图像、全黑的高光谱标定图像对水果样品的光谱信息进行降噪处理，获取平滑的光谱图像；

确定图像分割的特征波长,获取水果样品每个像素点在不同波段处的光谱反射率及背景每个像素点在不同波段处的光谱反射率，计算水果所在区域每个像素点的光谱数据与背景的光谱数据的差值，确定差值最大处的波长为特征波长，该波长下的光谱数据作为分割图像的光谱数据；

分割出待测水果图像的步骤，利用光谱均值-阈值算法分割出待测水果图像。

上述方案中，高光谱图像数据校正的公式如下：

式中， R为校正图像， I_S为原始光谱图像， I_D为全黑的标定图像，I_W为全白的标定图像。

上述方案中，所述的光谱均值-阈值算法包括以下步骤：

随机获取待测水果高光谱图像水果所在区域某像素点处于不同波段的所有光谱数据的反射率，计算反射率的均值，将该均值作为阈值；

将水果高光谱图像每个像素点特征波长下的光谱数据与阈值比较，若小于阈值，则修改像素点的像素值，若大于阈值，则像素值不变。

上述方案中，修改像素点的像素值为255。