高光谱成像技术在水稻种子分类检测中的应用研究
2022-09-21 08:52:10黄海
乡村科技
2022年14期
黄 海
（广西壮族自治区产品质量检验研究院，广西 南宁 530222）
1 材料与方法
1.1 整体研究方案
研究方案整体分为3部分：试验部分、高光谱数据处理部分及分类算法研究。其中，试验部分主要包括水稻种子材料的收集、预试验确定最佳试验条件及参数、试验水稻种子的筛选和最后高光谱数据的采集；高光谱数据处理部分是通过试验得到水稻种子图像信息，利用数字图像处理技术来间接获取光谱信息，便于后续种子分类；分类算法部分通过线性判别分析算法（Linear Discriminant Analysis，LDA）及K近邻算法（K-Nearest Neighbor，KNN）相互对照分析分类结果。此试验通过这3部分的有机结合，建立水稻种子分类方法。
1.2 试验材料
试验所用3类水稻种子分别为赣香占、黄华占和农香32，每类均选取180粒进行试验。所选试验水稻种子均品质良好，外观无明显瑕疵。将540粒试验样本按2∶1随机分成建模集和测试集，建模集每类120粒，测试集每类60粒。
1.3 高光谱图像获取
试验光谱波长范围为400～720 nm，光谱分辨率为2 nm，图片分辨率为1 392 px×1 040 px，曝光时间为3.01 ms，物镜高度为45 cm。试验过程中，为降低试验设备对试验的影响（如镜头存在暗电流和周围环境引起的噪声），试验前需要对采集高光谱图像进行黑白校正。选择白色标定板（反射率接近100%）的高光谱图像作为校正中的白色标定图，同时采集黑板（反射率接近0%）高光谱图像作为黑色标定图，矫正公式如下：
式（1）中：为经黑白校正后的高光谱图像；为原始的水稻种子高光谱图像；为黑色标定图；为白色标定图。
