《天蓝色全套汇报》PPT课件.ppt

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1、基于高光谱成像技术的哈密瓜基于高光谱成像技术的哈密瓜成熟度快速无损检测方法研究成熟度快速无损检测方法研究申申 请请 者：马本学者：马本学承担单位：石河子大学机电学院承担单位：石河子大学机电学院时时 间：间：20132013年年XXXX月月XXXX日日汇 报 内 容一、项目信息一、项目信息二、项目任务书二、项目任务书三、项目研究进展三、项目研究进展四、存在问题及其分析四、存在问题及其分析五、成果展示五、成果展示of141一、项目信息一、项目信息项目类别：地区科学基金项目项目类别：地区科学基金项目 项目编号：项目编号：61263041 61263041 项目名称：基于高光谱成像技术的哈密瓜成熟度项

2、目名称：基于高光谱成像技术的哈密瓜成熟度 快速无损检测方法研究快速无损检测方法研究 起止时间：起止时间：承担单位：石河子大学承担单位：石河子大学 项目负责人：马本学项目负责人：马本学 联系电话：联系电话：of142二、项目任务书二、项目任务书1.1.项目总体计划任务指标项目总体计划任务指标（1 1）揭示哈密瓜成熟度与糖度、颜色及坚实度间的机理。）揭示哈密瓜成熟度与糖度、颜色及坚实度间的机理。（2 2）建立哈密瓜成熟度快速检测的判别模型。）建立哈密瓜成熟度快速检测的判别模型。（3 3）在国家学术、国际学术期刊或国际学术会议上发表相关论文。）在国家学术、国际学术期刊或国际学术会议上发表相关论文。（

3、4 4）建立基于高光谱成像的农产品品质检测试验平台。）建立基于高光谱成像的农产品品质检测试验平台。（5 5）申请发明专利。）申请发明专利。（6 6）申请计算机软件著作权登记。）申请计算机软件著作权登记。（7 7）培养青年科技骨、培养研究生。）培养青年科技骨、培养研究生。of143项目任务书项目任务书2.2.年度计划任务指标年度计划任务指标（1 1）设计高光谱成像的光源、试验系统。）设计高光谱成像的光源、试验系统。（2 2）试验设备、测试仪器的准备和调试及试验样本的选择。）试验设备、测试仪器的准备和调试及试验样本的选择。（3 3）哈密瓜成熟度理化指标测定，研究哈密瓜成熟度与糖度、）哈密瓜成熟度理

4、化指标测定，研究哈密瓜成熟度与糖度、颜色、坚实度的关系。颜色、坚实度的关系。of144项目任务书3.3.研究内容研究内容（1 1）对哈密瓜成熟度进行感官评定、理化分析、建立检测数据库。）对哈密瓜成熟度进行感官评定、理化分析、建立检测数据库。（2 2）设计设计哈密瓜检测试验装置、构建高光谱成像试验系统。哈密瓜检测试验装置、构建高光谱成像试验系统。（3 3）对哈密瓜高光谱图像预处理和特征提取，利用化学计量学方法建）对哈密瓜高光谱图像预处理和特征提取，利用化学计量学方法建立预测模型。立预测模型。（4 4）利用信息融合技术，进行图像光谱信息融合，建立最优判别模型。）利用信息融合技术，进行图像光谱信息融

5、合，建立最优判别模型。of141 1、主要工作、主要工作与进展与进展5 三、项目研究进展三、项目研究进展（1 1）搭建哈密瓜成熟度无损检测的高光谱成像系统。）搭建哈密瓜成熟度无损检测的高光谱成像系统。p软件主要以软件主要以Spectral-Cube-BasicSpectral-Cube-Basic、ENVI 4.7ENVI 4.7、VC+6.0VC+6.0、MatlabMatlab 7.8 7.8等为开发平台，并结合等为开发平台，并结合OpenCV2.0OpenCV2.0、MIL9.0MIL9.0进行进行开发。开发。p本项目选用芬兰生产的成像光谱仪本项目选用芬兰生产的成像光谱仪Imspecto

6、rImspector V10 V10。光源。光源拟选用卤素灯和氘灯进行紫外激发，以适应不同检测方式的拟选用卤素灯和氘灯进行紫外激发，以适应不同检测方式的需要。需要。of14（2）样本的）样本的采集选择采集选择6试验样本采用石河子试验样本采用石河子121121团的金皇后作为试验样本。团的金皇后作为试验样本。专业人员对哈密瓜进行感官评定。采集了三批样本：专业人员对哈密瓜进行感官评定。采集了三批样本：第第1 1 批果实发育到第批果实发育到第3939天（七、八成熟）天（七、八成熟）7 7月月1515日采收；日采收；第第2 2 批果实发育到第批果实发育到第4646天（完熟）天（完熟）7 7月月2222日

7、采收。日采收。第第3 3 批果实发育到第批果实发育到第5252天（过熟）。天（过熟）。试验当天采摘，剔除虫害、受损及果形异常的哈密瓜。试验当天采摘，剔除虫害、受损及果形异常的哈密瓜。采收后，将果实贮存在温度采收后，将果实贮存在温度2830 2830，相对湿度，相对湿度30%40%30%40%的条件下的条件下24h24h，每批挑选，每批挑选150150个进行编号。个进行编号。项目研究进展of14开发框架的使用和推广7在样本数据采集前，对高光谱在样本数据采集前，对高光谱采集系统进行标定。采集系统进行标定。稳定条件下进行高光谱数据采稳定条件下进行高光谱数据采集，剔除异常样本。集，剔除异常样本。校正集

8、、未知样本的高光光谱校正集、未知样本的高光光谱图像采集采用同一种方式，保图像采集采用同一种方式，保证分析的准确性。证分析的准确性。（3）数）数据采集及据采集及样本理化样本理化指标检测指标检测项目研究进展 哈密瓜指标检测方法哈密瓜指标检测方法（4 4）建立糖建立糖度和度和坚实度度预测模型模型常常规分析方法分析方法测定哈密瓜定哈密瓜检测区域的糖度区域的糖度和和坚实度，利用偏最小二乘回度，利用偏最小二乘回归以及逐步以及逐步线性回性回归法建立法建立预测哈密瓜糖度及哈密瓜糖度及坚实度度的模型；的模型；应用方法建模回用方法建模回归分析，得到哈密分析，得到哈密瓜瓜带皮糖度的相关系数皮糖度的相关系数为0.86

9、1，哈密瓜，哈密瓜坚实度的相关系数度的相关系数为0.873；应用用SMLR方法方法建模回建模回归分析，得到哈密瓜去皮糖度的相分析，得到哈密瓜去皮糖度的相关系数关系数为0.928。of14提出一种综合利提出一种综合利用成熟度各种参用成熟度各种参数联合预测哈密数联合预测哈密瓜的思路。瓜的思路。采用漫透射方式获取哈采用漫透射方式获取哈密瓜高光谱图像，从而密瓜高光谱图像，从而建立哈密瓜成熟度判别建立哈密瓜成熟度判别模型。模型。创新创新点点132 2、创新点、技术指标、创新点、技术指标和效益和效益影项目研究进展of14开发框架的使用和推广 11影项目研究进展（1）建立哈密瓜成熟度快速检测的判别）建立哈密

10、瓜成熟度快速检测的判别模型，对未熟哈密瓜、成熟哈密瓜、过模型，对未熟哈密瓜、成熟哈密瓜、过熟哈密瓜的正确识别率达到熟哈密瓜的正确识别率达到90%。（2）建立基于高光谱成像的农产品）建立基于高光谱成像的农产品品质检测试验平台品质检测试验平台1个；个；技术技术 指标指标of14效益效益9影项目研究进展 通过项目的实施，将基本改变我区哈密瓜检测手段落后、分通过项目的实施，将基本改变我区哈密瓜检测手段落后、分级精度低的局面，并促进科研院所与生产企业的有效衔接。级精度低的局面，并促进科研院所与生产企业的有效衔接。哈密瓜自动化检测分级应用于实际生产中，将有利于减轻农哈密瓜自动化检测分级应用于实际生产中，将

11、有利于减轻农民劳动强度，降低哈密瓜产后加工成本，提高我国农产品的市场民劳动强度，降低哈密瓜产后加工成本，提高我国农产品的市场竞争力竞争力 ，推动我区瓜果产后加工方式的调整。，推动我区瓜果产后加工方式的调整。最终实现瓜果生产企业由数量经济到质量经济的发展模式转最终实现瓜果生产企业由数量经济到质量经济的发展模式转变，全面提升我区瓜果产业的系统、协调发展。变，全面提升我区瓜果产业的系统、协调发展。of1410预期研究结果预期研究结果 （1 1）基于高光谱成像的哈密瓜图像信息和光谱信息融合研究，建）基于高光谱成像的哈密瓜图像信息和光谱信息融合研究，建立基于高光谱成像的哈密瓜成熟度判别模型；研发基于高光

12、谱成像的农立基于高光谱成像的哈密瓜成熟度判别模型；研发基于高光谱成像的农产品品质检测试验平台；产品品质检测试验平台；（2 2）科研论文：在国家学术期刊、国际学术期刊或国际学术会议）科研论文：在国家学术期刊、国际学术期刊或国际学术会议上发表与课题相关论文上发表与课题相关论文2-32-3篇及以上，发表论文中至少篇及以上，发表论文中至少2 2篇被篇被EIEI或或SCISCI收收录；录；（3 3）申请发明专利）申请发明专利1 1项、计算机软件著作权登记项、计算机软件著作权登记1 1项；项；（4 4）参加国内外光谱图像处理有关学术会议；）参加国内外光谱图像处理有关学术会议；（5 5）全面进行理论与试验总

13、结，提出进一步的研究建议，并完成）全面进行理论与试验总结，提出进一步的研究建议，并完成基金总结报告。基金总结报告。项目研究进展1开发的目标2现存的问题3框架的特点4我们的想法四、存在的问题及分析四、存在的问题及分析 尽管项目组成员对本项目进行了比较深入尽管项目组成员对本项目进行了比较深入的研究，并制作了一个高光谱实验台，但由于的研究，并制作了一个高光谱实验台，但由于经费和时间有限，实验样本量还不够大，生产经费和时间有限，实验样本量还不够大，生产实际中还有很多问题尚未解决，如对哈密瓜成实际中还有很多问题尚未解决，如对哈密瓜成熟度的检测效率与准确率问题。熟度的检测效率与准确率问题。与哈密瓜产后分级

14、相关企业进一步联系，与哈密瓜产后分级相关企业进一步联系，使研究成果尽快转化为现实生产力，促进高光使研究成果尽快转化为现实生产力，促进高光谱成像这一新技术在哈密瓜成熟度检测的推广谱成像这一新技术在哈密瓜成熟度检测的推广应用。应用。of14开发框架的使用和推广12 五、成果展示五、成果展示搭建高光谱实验台一套搭建高光谱实验台一套of14开发框架的使用和推广12 成果展示成果展示哈密瓜大小和重量的检测哈密瓜大小和重量的检测of14开发框架的使用和推广12 成果展示成果展示ENVI 4.7ENVI 4.7对获取的哈密瓜高光谱图像进行后处理分析对获取的哈密瓜高光谱图像进行后处理分析of14开发框架的使用

15、和推广12 成果展示成果展示哈密瓜纹理特征的提取哈密瓜纹理特征的提取of14开发框架的使用和推广12 成果展示成果展示哈密瓜大小特征提取哈密瓜大小特征提取of14开发框架的使用和推广12 成果展示成果展示哈密瓜糖度哈密瓜糖度SMLRSMLR建模结果建模结果 R=0.928 n=10 R=0.928 n=10of14开发框架的使用和推广12 成果展示成果展示哈密瓜糖度哈密瓜糖度PLSPLS建模结果建模结果R=0.927 Factor=7R=0.927 Factor=71开发的目标2现存的问题3框架的特点4我们的想法5影响的机构6推广的步骤1李锋霞李锋霞,马本学马本学,何青海何青海,吕琛吕琛,王宝

16、王宝,田昊田昊.哈密瓜坚实度的高光谱无损检测技术哈密瓜坚实度的高光谱无损检测技术J.光光子学报子学报,2013,42(5):592-595.2马本学马本学,肖文东肖文东.基于漫反射高光谱成像技术的哈密瓜糖度无损检测研究基于漫反射高光谱成像技术的哈密瓜糖度无损检测研究J.光谱学光谱学与光谱分析与光谱分析.2012.11(32).3马本学马本学,李锋霞李锋霞,王丽丽王丽丽,肖文东肖文东,高国刚高国刚.大型瓜果检测分级品质技术研究进展大型瓜果检测分级品质技术研究进展J.农农机化研究机化研究,2013,35(1):248-252.4肖文东肖文东.基于机器视觉的哈密瓜品质无损检测及分级输送装置研究基于机器视觉的哈密瓜品质无损检测及分级输送装置研究D.石河子石河子:石石河子大学河子大学,2012.5吕琛吕琛,李锋霞李锋霞,马本学马本学.甜瓜成熟度检测技术研究进展甜瓜成熟度检测技术研究进展J.江苏农业科学江苏农业科学,2013.6马本学马本学,王宝王宝,何青海何青海,李锋霞等李锋霞等.瓜果成熟度快速无损检测装置及检测系统建立方法瓜果成熟度快速无损检测装置及检测系统建立方法P.(公开公开)