基于高光谱成像技术与ACGAN模型的马铃薯识别分类研究

发布时间：2021-03-09 05:41

　　马铃薯是一种仅次于水稻、玉米、小麦的重要粮食作物,营养丰富,是粮、菜、饲、工业原料兼用的农作物,其种植主要分布于我国东北、华北和华东地区。马铃薯产业对保证我国粮食安全具有重要意义。马铃薯品质的好坏直接影响其产品的质量,进行马铃薯产品质量检测是马铃薯主粮化战略的关键。目前,马铃薯品质检测主要以传统的理化检测、经验识别、生物检测等检测方法为主,这些方法存在耗时、费力、时间较长、成本较高等问题,无法满足马铃薯品质快速检测需求。高光谱成像技术具有波段多、分辨率高等优点,在马铃薯无损、快速检测中具有很大优势,其不仅能反映被测对象表面的特征,同时也能反映其内部品质、物质组成成分等。但是高光谱成像数据是三维立方体数据,波段多,信息冗余大,直接对其进行计算处理,运行速度慢,而且会降低计算结果的准确性。为了进一步提高马铃薯品质高光谱成像无损检测的速度和精度,需要不断研究高光谱成像数据处理方法,进而促进马铃薯品质检测的进一步发展。论文以多种马铃薯茎块为对象,利用高光谱成像技术,综合运用光谱成像分析技术、化学计量学和机器学习等方法研究马铃薯的分类识别。探究在小样本下基于辅助分类器的生成对抗网络（auxili... 

【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１?ＲＧＢ图（左）和高光谱图（右）??

?内蒙古农业大学硕士学位论文?９??２研究思路与方法??为了探宄基于高光谱成像技术下ＡＣＧＡＮ模型对马铃薯的识别分类效果，通??过阅读大量的文献，制定了如图２的研究思路。??获取高光谱影像??１??教这耳义景多１象中丨：１勺）１１普会隹类女ｉｓ??光谱维数掘预处理??——＾＾??否????分类训练模型??—????＾?Ｉ??分类预测模型??丨—＝１—：―??予页测结果??图２研究思路流程图??Ｆｉｇ．?２?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ??２．１局光谱图像采集??２．１．１实验样本??实验使用的样本是购买于呼和浩特市东瓦窑农贸市场的新鲜马铃薯。样本经??过严格挑选，要求大小均匀，外表无损伤，颜色一致。其中川引、后旗红和青薯??９号为红皮，剩余的大西洋、费乌瑞它、克新和２２６为白皮马铃薯。由于马铃薯??本身自有的特性，同一薯种大小是均匀的，不同薯种之间存在区别。其中最大的??２２６平均重２８０ｇ左右，最小的川引平均重８０ｇ左右。最后确定可用于样本的马??铃薯共４２９个。马铃薯样本经过清洗、晾干，表面没有残留的水后存储于４°Ｃ的??冷藏中，实验前１２小时从冷藏中取出，放置实验室内，尽量达到与实验室温度??和湿度一致，并对样本进行编号，避免测试过程中样本与结果不对应［３５］。??２．１．２高光谱图像采集设备??本实验使用的高光谱数据采集系统由一个用来采集和成像的光谱成像光谱??仪（ＨｙｐｅｒＳｐｅｃ？ＰＴＵ－Ｄ４８Ｅ?（４００－１０００ｎｍ）），一个用来高精度扫描的高精度扫描??云台（ＨｙｐｅｒＳｐｅｃ？Ｐａｎ＆Ｔｉｌｔ?），?—个用来补光的光纤卤

１０?基于高光谱成像技术与ＡＣＧＡＮ模型的马铃薯识别分类研究???（ＰＨＯＴＯＬＩＧＨＴ－ｌＯＯＯｗ）等主要部件和一台用来处理、显示和存储数据计算机??组成，其安装有Ｗｉｎｄｏｗｓ?ＸＰ系统和高光谱采集软件［３４］。成像光谱仪的波长范围??４００－１０００ｎｍ，采样间隔为０．８ｎｍ，波段通道可达７５０个。本实验设置参数为常规??的６像元混合，采集的高光谱图像波段通道为１２５个。具体的高光谱采集系统如??图３所示。?＿＿??光纤南素灯?样本??????Ｉ??高精度扫描云台一］??１?｜?＊———ｎ??＿?＿?ｉ?——｜高光谱成像仪??高光谱相机??Ｗｉｎｄｏｗｓ?ｘｐ?—Ｉ?”??—｜计算机系统??Ｉ?－?—Ｉ?！????图像采集软件Ｐ??Ｉ?—?Ｉ??Ｗ??样本维度??Ｉ?详十阅松??Ｉ?（４６６＊１００４＊１２５）?｜?料醜??图３高光谱图像采集系统??Ｆｉｇ．３?Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ?ｉｍａｇｅ??高光谱成像设备启动后，不能立即达到稳定状态，为了尽量减少误差，需预??热３０ｍｉｎ后进行采集。高光谱设备采集过程中，不可避免的会受外部环境的影响，??如光源、室内湿度等，以及设备自身的影响，如设备质量、暗电流等。同一个检??测目标也会出现光谱特征稍有不同的情况，为了尽量减少外部环境和自身设备带??来的噪声，故采集前需要对图像进行校正［３５］。因此每次使用高光谱设备采集图像??前都需要进行黑白标定，具体操作如下：??１）利用密闭性极好的，全黑的镜头盖完全盖住相机镜头，点击“暗电流”??选项，得到全黑标


本文编号：3072349