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高光谱成像技术对甘薯损伤检测与分析

更新时间:2024-07-20      点击次数:252

基于高光谱成像技术的甘薯损伤检测与分析

   甘薯是世界上一种重要的作物,在我国的甘薯种植面积与产量均为世界超前。甘薯富含淀粉、多种维生素、膳食纤维、蛋白质以及钙、磷、铁等无机盐,具有延缓人体衰老等。然而甘薯的损伤问题是困扰着种植者与加工者的重要问题。甘薯的损伤主要包括病害等,具有损伤的甘薯会逐渐氧化腐烂,且会逐渐感染其他健康甘薯,造成严重的经济损失。利用高光谱成像技术将有缺陷的甘薯从健康甘薯中区分出来,可以预防甘薯之间的交叉感染,提高甘薯品质。

                                                                                                             图1 甘薯样本图

图一.png


                                                                                                    图2 采集流程

图二.png

                                                   图3 甘薯的光谱曲线(原始光谱、SNV预处理后的光谱与平均光谱)

图三.png

分别采用MC-UVE、RF和SPA方法提取特征波长,如图4所示。基于这三种方法提取出的特征波长分别建立PLS-DA和LDA模型,均取得了较好的分类结果。

其中RF-PLS-DA模型表现*好,总的判别准确率高达92.86%,健康、冻死、病害三类分别的判别准确率为97.14%,94.29%和87.14%。LDA分类模型的预测结果,

以三维散点图的形式呈现在图5中。


                                                                                                                              图4 提取特征波长

图四.png

                                                                         图5 LDA模型的三维散点图(MCUVE-LDA模型,RF-LDA模型和SPA-LDA模型)


图五.png

                             结果表明:利用高光谱成像技术可以鉴别健康甘薯和病害甘薯,为甘薯的存储与加工提供了理论依据,为提升甘薯产业的经济效益提供帮助。 

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