【摘要】：我國哈密瓜產(chǎn)量雖然占據(jù)世界第一,但是國際市場競爭力弱,售價遠低于日韓等其他國家,經(jīng)濟效益低下。主要因為傳統(tǒng)網(wǎng)紋哈密瓜外觀品質(zhì)檢測及分級以人工分選為主,效率低下,精度差。隨著圖像處理技術和計算機軟硬件的日益提高,使得智能的機器視覺技術在網(wǎng)紋哈密瓜外部品質(zhì)檢測中應用越加廣泛。本研究以西州蜜17號,金蜜3號和八六王三種網(wǎng)紋哈密瓜為研究對象,根據(jù)網(wǎng)紋哈密瓜重要的外部品質(zhì)之一——紋理特征對哈密瓜不同品種和不同紋理等級進行分類研究,并初步探究了哈密瓜外部紋理和內(nèi)部中心糖度的相關性。主要研究內(nèi)容和結(jié)論有:(1)設計構(gòu)建了哈密瓜圖像采集裝置,裝置由移動托盤、彩色CCD相機、LED光源、自制光照箱和計算機等組成,可以獲取完整清晰的哈密瓜圖像。分析了截取ROI的必要性,并介紹了一種ROI截取方法,綜合對比了 500×500、400×400、300×300、200×200和100×100像素五種不同大小的ROI截取方案,最終選擇了 300×300像素的ROI圖像。(2)建立了基于紋理特征的哈密瓜品種分類模型。對西州蜜17號、金蜜3號和八六王等3個品種,采用5種不同的紋理特征分析方法,提取了 84個紋理特征,發(fā)現(xiàn)GLCM提取的8個紋理特征能夠有效區(qū)分不同品種哈密瓜的圖像,預測集分類準確率達到了 98.52%。通過制定相應的映射規(guī)則,實現(xiàn)了哈密瓜三品種樣本分類,樣本分類的結(jié)果達到了 100%。實驗結(jié)果說明GLCM提取的紋理特征可以較高精度的區(qū)分哈密瓜三品種的圖像和樣本,滿足哈密瓜不同品種分類要求。(3)建立了基于紋理特征的哈密瓜紋理等級分類模型。對于特等、一等和等外3個等級紋理,對比了 SFS、GA和mRMR三種特征選擇方法優(yōu)選后的紋理特征對不同等級紋理的分類結(jié)果。發(fā)現(xiàn)采用SFS方法對組合特征的降維效果相對最好,優(yōu)選后的特征數(shù)量分別為13、33和21。另外,SFS方法對三品種哈密瓜不同等級紋理圖像的預測集分類準確率也相對最高,分別為90.00%、89.44%和86.67%。定義了相應的映射規(guī)則實現(xiàn)了哈密瓜三等級樣本分類,樣本的分類準確率分別為91.67%、88.33%和83.33%,與三等級紋理圖像的分類結(jié)果基本接近。實驗結(jié)果說明了組合紋理特征結(jié)合SFS特征優(yōu)選的方法能夠?qū)崿F(xiàn)哈密瓜不同等級紋理圖像和樣本的分類,且對不同哈密瓜品種具有較好的魯棒性。(4)分析了紋理特征與哈密瓜糖度的相關性。以八六王為例,從哈密瓜紋理等級和紋理特征兩個方面分析與中心糖度的相關性。對比了 PLS、SMLR和PCR三種建模方法對糖度的預測結(jié)果,發(fā)現(xiàn)采用PLS糖度檢測模型的預測結(jié)果最好,校正集和交叉驗證相關系數(shù)分別為0.8804和0.7524,RMSEC為0.9476°Brix,RMSECV為1.3403°Brix。實驗結(jié)果說明紋理特征與中心糖度存在一定的相關性。
[Abstract]:Although the output of Hami melon occupies the first place in the world, the competitiveness of international market is weak, the selling price is far lower than other countries, such as Japan and Korea, and the economic benefit is low. The main reason is that the traditional mesh Hami melon appearance quality detection and classification mainly by manual sorting, low efficiency and poor accuracy. With the increasing improvement of image processing technology and computer software and hardware, intelligent machine vision technology has been widely used in the external quality detection of reticulated Hami melon. In this study, three kinds of reticulated cantaloupe, Mi 17 of Xizhou, Jinmi 3 and Wang 86, were studied. According to one of the important external qualities, texture feature, the classification of different varieties and texture grades of Hami melon was carried out. The correlation between the outer texture of Hami melon and the saccharification of the inner center was also preliminarily explored. The main research contents and conclusions are as follows: (1) an image acquisition device for Hami melon is designed and constructed. The device consists of a moving tray, a color CCD camera, a LED light source, a self-made illumination box and a computer, which can obtain a complete and clear picture of Hami melon. In this paper, the necessity of intercepting ROI is analyzed, and a method of ROI interception is introduced. Five different ROI intercepting schemes of 500 脳 500400 脳 400300 脳 300200 脳 200 and 100 脳 100 pixels are compared. Finally, 300 脳 300 pixel ROI images were selected. (2) the classification model of Hami melon varieties based on texture features was established. Using 5 different texture feature analysis methods, 84 texture features were extracted from three varieties of Xizhou Mi 17, Jinmi 3 and 86 Wang. It was found that the 8 texture features extracted by GLCM could effectively distinguish the images of different varieties of Hami melon. The accuracy of prediction set classification is 98.52%. By making corresponding mapping rules, the sample classification of Hami melon was realized, and the result of sample classification reached 100. The experimental results show that the texture features extracted by GLCM can distinguish the images and samples of three varieties of Hami melon with high accuracy and meet the classification requirements of different varieties of Hami melon. (3) A texture classification model of Hami melon based on texture features is established. For the three gradation textures of principal grade, first class and equal class, the classification results of different grade textures based on SFS,GA and mRMR feature selection methods are compared. It is found that the SFS method is the best in reducing the dimension of the combined features, and the number of the selected features is 131.33 and 21 respectively. In addition, the SFS method has the highest classification accuracy for three varieties of Hami melon texture images of different grades, which is 89.44% and 86.67%, respectively. The corresponding mapping rules are defined to realize the classification of Hami melon three-level samples. The classification accuracy of the samples is 91.67 88.33% and 83.33% respectively, which is close to the classification results of the three-level texture images. The experimental results show that the combination of texture features and SFS features can achieve the classification of different texture images and samples of Hami melon. And it has good robustness to different varieties of Hami melon. (4) the correlation between texture features and sugar content of Hami melon is analyzed. Taking 86 king as an example, the correlation between central sugar content and texture grade and texture feature of Hami melon was analyzed. By comparing the prediction results of three modeling methods, PLS,SMLR and PCR, it is found that the best prediction results are obtained by using the PLS saccharification detection model. The correlation coefficients of correction set and cross validation are 0.8804 and 0.7524 respectively. The correlation coefficient of PLS is 0.9476 擄Brix,RMSECV and 1.3403 擄Brix., respectively. The experimental results show that there is a certain correlation between texture features and central saccharification.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S652.1

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本文編號：2344170