【正文】 拿釃碩上學位論文 第三章光度學基礎及其蘋果分光反射特 性實驗 圖蘋果碰傷、腐爛表面和果梗、花萼的光譜反射特性曲線、 由圖、圖 .】、圖 ?和圖 .可以得出以下幾點結論 : 、該光譜儀的波長范圍是 ~ ,但其在兩端 ,也就是 ~和 ~兩個波段范圍內(nèi)的噪聲較大 ,特別是在波段?！?。 ? ■曩州“ 的。一 .二 ~。 .。 .。 。 ??一。 , :黔‘ ?！?,≯。 鰳鬻 .. ,‘ / 。 薹萋 蒙 麟翁黧 ‖攀 器黔 /,\ ?！??！? ≯ 蝴魁蝎。 謄蠢鬻瓣鬻豢攀菱蟊黼 豢滋攀越簧 :, 沁 ~ 渤 霹羹 ? / 哦 :’ 復黲嘲 ∞誓毫绱蕾毒的昏蓑喲 鰳168。將 各組樣品依次放置于光譜儀的樣品臺上 ,通過 來采集蘋果表面的完 好、碰傷、腐爛、果梗和花萼等五個部分的光譜反射系數(shù) ,軟件界面如圖所示 ,從而碩士學位論文 第三章光度學基礎及其蘋果分光反射特性實驗 得到各個不同表面組織特征的光譜反射特性曲線 ,如圖、圖、圖和圖 . 所示。利用該光譜儀分別測定蘋果表面的完好、碰傷、腐爛、果 梗 和花萼等五個部分的光譜反射特性曲線。通過 該實驗測定蘋果的完好、碰傷、腐爛、果梗和花萼等不同表面組織的光譜反射特性曲線 , 進而可以得出區(qū)分不同表面組織的波長范圍。根據(jù)這種特性 ,若選定一定波 長的濾光片 ,便可增強獲得圖像中果實正常部分和損傷部分或果實和葉子部分的灰度對 比 ,從而使果實損傷的檢測等特征提取更為容易。 、在可見光波段內(nèi) ,蘋果的綠色、黃綠色部分的反射系數(shù)與紅色部分的 反射系數(shù)相差較大 ,可利用此波段區(qū)間進行蘋果著色面積的測量。 、在近紅外波段 ~之間 ,同一品種蘋果的綠色、紅色、黃綠色部分的反 射系數(shù)基本相等。 ,‘羹案葛 ,隸 域怔幛 剖梨正常部分和腐爛部分分光反射特性 碩士學位論文 第三章光度學基礎及其蘋果分光反射特性實驗 ..劉禾博士論文提供的依據(jù) 劉禾在其博士論文中提到 ,為了研究蘋果的反射特性 ,對一些蘋果進行了分光反射測 試 ,尋找蘋果不同品種、不同顏色、不同組織、不同部位的反射系數(shù)隨波長變化的規(guī)律 , 為設計相應的計算機視覺自動分級系統(tǒng)提供依據(jù)。 ,霄口撼 圖 桃壓縮損傷的分光反射特性 . 圖為梨的正常部分和腐爛褐變部分的分光 反射特性。此外 ,在可見光域 ,黃色部分比紅色部分的反射 率要低很多 ,但在近紅外域 ,兩者反射率幾乎相同。介紹了近紅外圖像處理在果實損傷檢測、顏色和葉子相近果實 的識別及植物生長信息測定中的應用。由此可以判斷 ,損傷部位的光譜與正常 范圍內(nèi) ,隨著褐變的加重 ,吸光度逐漸增大。在 范圍內(nèi)的吸光度遠離正常部位的變化趨勢 ,非常明顯 縮小。 碩士學位論文 第三章光發(fā)學基礎搜典蘋果分光反射特性實驗 .蘋果分光反射特性的依據(jù)和討論 ..受損蘋果顏色和組織的近紅外光譜特性提供的依據(jù) 通過對富士蘋果的正常部位和損傷部位的組織觀察、近紅外光譜的測量分析得到 :富 士蘋果受損后 ,損傷部位吸光度基本上是沿著正常部位的變化趨勢而變化 ,且吸光度均大 和 附近與止常部 于正常部位。 \/≮ 圈傾斜照明時的照廈計舅尸點的距離為以由距離平方反比定律可知 ,在礦’面上的照度為 : 協(xié) , 肚舌 由于面上代表一定面積的投影在’上時有 ?缸 ,落在上的 光通量被分散開落到較大的面 積上 ,所以平面礦上的照度為 ’ ? 即 、’ 寺∞ 上式也被稱為照度的余弦法則。如圖所 ,由光源發(fā)光強度定義可得 : 示 ,點向一個垂直面 元洲所張的立體角擒 / 圖一立體角元與面元的關系 . .,:堂 :』 施幽 / 故可得碩十學位論文 第三章光度學基礎及其蘋果分光反射特性實驗 堂 :三 代入照度定義公式可得 : , 247。亮 度是一個很重要的生理量 ,反應為在視網(wǎng)膜上對光亮暗的感覺 ,能直接反映在亮度值上。 發(fā)光強度 :光源在給定方向 ,的單位立體角中輻射的光通量稱在該方 向的發(fā)光強度 ,單位是燭光或坎德拉。 照度 :每單位 受光面積所接收的光通量數(shù) ,稱為照度 ,用公式表示為 署。同時也包含了光度學的幾個重 要的定律 ,如照度的疊加性定律、距離平方反比定律、照度的余弦定律、光發(fā)射的余弦定 律等。碩士學位論文 第三章光度學基礎及其蘋果分光反射特性實驗 第三章光度學基礎及其蘋果分光反射特性實驗 .光度學基礎 年 ,朗伯發(fā)表專著“ , ”建立了光度學體系 ,即朗伯光度學體系。這是一種依賴于符號描述被測 物體之間關系的方法。決策理論方法的基礎是決策函數(shù) ,利用它對模式向量進行分類識別 ,是 以定時描述如統(tǒng)計紋理為基礎的 。 圖像的識別過程實 際上可以看作是一個標記過程。分類的依據(jù)是 像素的灰度值、顏色、頻譜特性、空間特性或紋理特性等。 圖像分割是將圖像分成若干部分 ,每一部分對應于某一物體表面 ,在進行分割時 ,每 一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測度度量。 圖像邊緣銳化處理主要是加強 圖像中的輪廓邊緣和細節(jié) ,形成完整的物體邊界 ,達到 將物體從圖像中分離出來或將表示同一物體表面的區(qū)域檢測出來的目的。圖像數(shù)據(jù)編碼一般采用預鋇口編碼 ,即將圖像數(shù)據(jù)的空間變化規(guī)律和序列變化規(guī)律用一 個預測公式表示。因此 ,傳輸過程中 , 對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮顯得非常重要。因此 ,去除噪聲 ,恢復原始圖像是圖像處理中的一個重要內(nèi) 容。 圖像的平滑處理技術即圖像的去噪聲處理 ,主要是為了去除實際成像過程中 ,因成像 設備和環(huán)境所造成的圖像失真 ,提取有用信息。通常采 用灰度直方圖修改技術進行圖像增強。經(jīng)過這些 處理后 ,輸出圖像的質(zhì)量得到相當程度的改善 ,既改善了圖像的視覺效果 ,又便于計算機 對圖像進行分析、處理和識別。 ..計算機系統(tǒng) 本研究所用的計算機為 ,其為 /,內(nèi)存 ,硬盤 ,工作在 操作系統(tǒng)環(huán)境下 ,并安裝了 、 .、等應用軟件。 用于 /編程的函數(shù)庫包括了圖像識別、數(shù)據(jù)操作、 圖形編輯和顯示控制等方面的應用 ,可以編寫和調(diào)試程序 ,監(jiān)視圖像采集運行的狀態(tài)。 ?水平及垂直雙方向可從至倍單獨抽樣采集 。 碩士學位論文 第二章本研究的多光譜圖像采集系統(tǒng) ?軟件通過接口與操作系統(tǒng)無關 。 ●。 ●信蝶比為分貝 : ?輸入低通濾波為 。格式輸出 。 ●支持 :::。 ?支持、 .以及等不同制式標準輸入 ?支持錄像機輸入 。視頻輸入、同步信號、控制信號、電源輸出及 .串行接口 ,均由外部一 針接口提供。 /是加拿大公司研制生產(chǎn)的彩色、黑白圖像采集卡 ,具有位總線 , 可將采集到的圖像實時傳遞到計算機內(nèi)存或顯示于計算機顯示器上 ,并內(nèi)置緩存 , 】碩士學位論文 第二章本研究的多光譜圉像采集系統(tǒng) 以保證圖像數(shù)據(jù)的實時傳輸。除 此之外 ,這一型號的攝像頭還具備如下特點 : ● 內(nèi)置高性能的數(shù)字信號處理 ●高清晰度 , ● /到 /秒可編程快門 ,自動快門 ●動態(tài)范圍大 ,信噪比高 ,優(yōu)于 ● 自動光圈 ,附有自動光圈插座 ● .外部控制獲取、白平衡等功能 ●可接受外部同步信號、觸發(fā) .鏡頭 , 根據(jù)本研究實驗需要 ,為該攝像頭配備了 其焦距為。該攝像頭使用 /英寸高清晰度行間變第 二章本研究的多光譜圖像采集系統(tǒng) 碩上學位論文 換器件 ,分辨率為 ,幀速率為幀 /秒 ,掃描面積 .水平 .垂直 毫米 ,制式視頻信號輸出 ,使用環(huán)境溫度。 . 厚度 : 通光孔徑直徑 .. 攝像頭 為了得到足夠清晰的圖像 ,攝像頭必須具有較高的靈敏度和分辨率。 中波長漂移 ./。該系列濾光片主要性能指標如 中心波長 :士 半帶寬 :土 峰值透過率 : ≥ %。 』 ,一 : 『 ??一 一 ● 圖照度隨時間變化情況圖為攝像頭視場凼一張均勻向板的灰度分布墨 ,由固可見 ,攝像頭視 場內(nèi)的光照基本均勻 ,四個角上由于鏡頭陰影導致所見灰度低于視區(qū)中心 ,實際情況并非 如此。使用光度計測量 , 可得到光照箱內(nèi)攝像頭視場區(qū)域的光照強度變化情況 ,如圖所示。 光源采用支 /熒光燈 ,該燈具有連續(xù)與線狀的混合光譜 , ,光通量流明 ,其色溫為左 在可見光波段具有足夠的輻射能量 ,功率為 右 ,且具有較好的顯色性顯色指數(shù)為。光照箱的正上方固定一個上可調(diào) 支架 ,用于安裝攝像頭 .并且可以調(diào)節(jié)攝像頭與被測物體的距離來調(diào)節(jié)視場火小。碾士學位論文 第二章本研究鴿多光譜凰像采集系統(tǒng) 根據(jù)已有的研究 ,本研究設計的光照箱規(guī)格為的長方 體 ,所用 材料為復合三夾板。選擇與水果顏色著異較大的背景 ,有利于后期的圖像處理與識別 。 攝像頭 .濾光片支架 .濾光片 ,光源 .圖像采集卡 .計算機威物臺 圖多光譜圖像系統(tǒng) ..光照箱 光照箱為計算機視覺系統(tǒng)提供采集圖像的環(huán)境 ,主要包括箱體、背景、光源等。光照箱的內(nèi)表面涂成乳白色 ,以增強漫反射。碩士學位論文 第二章本研究的多光漕強像采集系統(tǒng) .本礙究的多光譜圖像系統(tǒng) 本研究所采用的多光譜舀像系統(tǒng)的硬件組戒如圖所示 ,主要包括光照箱、熒光燈、 攝像頭、濾光片支架、濾光片、圖像采集及計算機。 有的圖像采集卡同時還包括顯示模塊 ,負責高質(zhì)量的斟