一种柑橘黄龙病快速检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种柑橘黄龙病快速检测装置及检测方法，该装置包括遮光箱体以及位于所述遮光箱体内的偏振相机、短焦镜头、第一均光板、第一线偏振片、样品台、样品压板、第二线偏振片、第二均光板、第一LED光源和第二LED光源；该检测方法包括：对采集到的透射图像进行预处理，提取图像特征；对采集到的反射图像进行预处理，提取图像特征；建立逐步分类模型，使用线性判别分析(LDA)算法，分步识别各个病害种类的叶片；本发明专利技术基于透、反射式偏振成像技术融合，能够获得柑橘叶片表面纹理信息和叶片内淀粉积累程度，进而实现柑橘黄龙病及部分缺素的现场快速检测。现场快速检测。现场快速检测。

【技术实现步骤摘要】
一种柑橘黄龙病快速检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及植物病害的检测领域，尤其涉及一种柑橘黄龙病快速检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]中国是柑橘的重要产地之一，年产量达3819万吨，位列世界第一。柑橘黄龙病又称黄梢病，是一种由韧皮部杆菌属类细菌引起的疾病，主要通过昆虫媒介传播。染病后，植株叶片会出现斑点、黄芽，叶片表面呈现黄绿相间的斑驳状黄化。黄龙病传染性强、危害大，不仅会影响果实品质，而且会造成柑橘植株死亡，严重时会导致整片果园失去经济价值，目前世界上仍没有有效的治疗手段，检测并清除病害植株是控制黄龙病蔓延最有效的方法之一，因此开发快速有效的黄龙病检测技术对实现柑橘黄龙病现场检测，控制黄龙病大范围传播具有重要意义。
[0003]针对黄龙病检测，目前主要有肉眼观察法、基于分子生物学检测方法和基于图谱技术检测方法。肉眼观察法需在染病后期由经验丰富的技术人员进行检测，依赖于丰富的检测经验，准确率较低；基于分子生物学的检测方法能够定量检测与柑橘黄龙病相关的念珠菌种，对黄龙病检测最为有效，但该方法需在实验室完成，价格昂贵又耗时，不适合在果园大范围应用；基于图谱技术的检测方法依赖于典型症状的显现，且受光照条件影响，易产生误判。
[0004]现有技术公开了一种的柑橘黄龙病快速检测方法，仅以旋光度单一数值作为判断依据无法识别不同胁迫导致的淀粉积累，易造成误判。现有技术还公开了一种基于可见光成像技术的柑橘黄龙病检测方法。该方法受室外光照条件影响较大，图像的一致性和稳定性较弱，不利于叶片表面纹理特征的提取，易造成误判。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种柑橘黄龙病快速检测装置及检测方法，基于透、反射式偏振成像技术融合，能够获得柑橘叶片表面纹理信息和叶片内淀粉积累程度，进而实现柑橘黄龙病及部分缺素的现场快速检测。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007]一种柑橘黄龙病快速检测装置，包括：图像采集单元和控制单元；
[0008]所述图像采集单元包括遮光箱体以及位于所述遮光箱体内的偏振相机、短焦镜头、第一均光板、第一线偏振片、样品台、样品压板、第二线偏振片、第二均光板、第一LED光源和第二LED光源；
[0009]所述短焦镜头安装在所述偏振相机上，所述第一均光板重叠置于所述第一线偏振片上方，所述第一均光板与所述第一线偏振片上均开有第二通孔，所述短焦镜头穿过所述第二通孔，其端面与所述第一线偏振片的底面齐平，所述第一线偏振片的线偏振方向与所述偏振相机内部的微偏振元件的0
°
方向平行，所述第一LED光源放置于所述第一均光板上
方，所述样品台设计为活动式，在采集反射图像时被放置于所述样品压板上，在采集透射图像时将所述样品台取出；
[0010]所述第二LED光源置于所述遮光箱体底部，所述第二均光板置于所述第二LED光源上方，所述第二线偏振片重叠置于所述第二均光板上方，所述第二线偏振片的线偏振方向与所述偏振相机内部的微偏振元件的0
°
方向平行，所述样品压板重叠放置于所述第二线偏振片上，所述样品压板中心设有第三通孔，使偏振相机采集到透射过叶片样本的偏振光。
[0011]所述第一LED光源发出的光，经过所述第一均光板匀光处理后，再经所述第一线偏振片转换为线偏振光，照射到所述样品台上的叶片样本，被照样本产生的反射和散射光，被所述偏振相机采集，信号传输至所述控制单元进行下一步处理。
[0012]所述第二LED光源发出的光，经过所述第二均光板匀光处理后，再经所述第二线偏振片转换为线偏振光，光线透过放置于所述样品压板下的叶片样本，再穿过所述第三通孔，被所述偏振相机采集，信号传输至所述控制单元进行下一步处理。
[0013]优选的，根据叶绿素和叶黄素在不同波段光源下的吸收率差异，所述第一LED光源选用660nm窄带光源，所述第一LED光源包括散热基板和若干灯珠，所述散热基板为铝板，所述散热基板上设有第一通孔，所述短焦镜头穿过第一通孔，所述若干灯珠串联，且所述若干灯珠以第一通孔的轴线为圆心，沿周向均匀分布。
[0014]优选的，根据在590nm处淀粉的旋光性表现最强，所述第二LED光源选用590nm窄带光源，所述第二LED光源包括散热基板和若干灯珠，所述散热基板为铝板，所述若干灯珠串联，以阵列式均匀排布于所述散热基板上。
[0015]优选的，所述短焦镜头的主要参数如下：焦距8mm、500万像素、最小工作距离50mm。
[0016]优选的，所述短焦镜头与所述样品台之间的距离为130mm。
[0017]优选的，所述第一均光板与所述第一LED光源的距离为50mm，所述第二均光板与所述第二LED光源的距离为50mm。
[0018]优选的，所述样品台的上表面设有一层黑色吸光布，用于简化图像分割的背景。
[0019]优选的，所述样品压板的第三通孔为大小固定的椭圆。
[0020]本专利技术还提供了一种上述柑橘黄龙病快速检测装置的检测方法，包括：
[0021]步骤一：采集不同病害种类样本叶片的反射图像和透射图像；
[0022]步骤二：对采集到的透射图像进行预处理，提取图像特征；
[0023]步骤三：对采集到的反射图像进行预处理，提取图像特征；
[0024]步骤四：建立逐步分类模型，使用线性判别分析(LDA)算法，分步识别各个病害种类的叶片。
[0025]优选的，所述步骤一具体为：
[0026]步骤1.1：利用所述第一LED光源、所述第一均光板和所述第一线偏振片产生均匀的0
°
线偏振光，0
°
线偏振光照射待测叶片样本，被所述偏振相机采集生成四个偏振角度的反射偏振图像，分别为0
°
反射偏振图像、45
°
反射偏振图像、90
°
反射偏振图像和135
°
反射偏振图像；
[0027]步骤1.2：利用所述第二LED光源、所述第二均光板和所述第二线偏振片产生均匀的0
°
线偏振光，0
°
线偏振光透射待测叶片样本，被所述偏振相机采集生成四个偏振角度的透射偏振图像，分别为0
°
透射偏振图像、45
°
透射偏振图像、90
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透射偏振图像和135
°
透射偏
振图像。
[0028]其中0
°
偏振图像：所述偏振相机中0
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微偏振元件和所述第一线偏振片(第二线偏振片)产生的线偏振光形成的图像；45
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偏振图像：所述偏振相机中45
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微偏振元件和所述第一线偏振片(第二线偏振片)产生的线偏振光形成的图像；90
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偏振图像：所述偏振相机中90
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微偏振元件和所述第一线偏振片(第二线偏振片)产生的线偏振光形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柑橘黄龙病快速检测装置，其特征在于，包括：图像采集单元和控制单元；所述图像采集单元包括遮光箱体(1)以及位于所述遮光箱体(1)内的偏振相机(2)、短焦镜头(3)、第一均光板(5)、第一线偏振片(6)、样品台(7)、样品压板(8)、第二线偏振片(9)、第二均光板(10)、第一LED光源(4)和第二LED光源(11)；所述短焦镜头(3)安装在所述偏振相机(2)上，所述第一均光板(5)重叠置于所述第一线偏振片(6)上方，所述第一均光板(5)与所述第一线偏振片(6)上均开有第二通孔，所述短焦镜头(3)穿过所述第二通孔，其端面与所述第一线偏振片(6)的底面齐平，所述第一线偏振片(6)的线偏振方向与所述偏振相机(2)内部的微偏振元件的0
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方向平行，所述第一LED光源(4)放置于所述第一均光板(5)上方，所述样品台(7)设计为活动式，在采集反射图像时被放置于所述样品压板(8)上，在采集透射图像时将所述样品台(7)取出；所述第二LED光源(11)置于所述遮光箱体(1)底部，所述第二均光板(10)置于所述第二LED光源(11)上方，所述第二线偏振片(9)重叠置于所述第二均光板(10)上方，所述第二线偏振片(9)的线偏振方向与所述偏振相机(2)内部的微偏振元件的0
°
方向平行，所述样品压板(8)重叠放置于所述第二线偏振片(9)上，所述样品压板(8)中心设有第三通孔(15)，使偏振相机(2)采集到透射过叶片样本的偏振光，所述偏振相机(2)将采集到的图像传递至所述控制单元。2.根据权利要求1所述的柑橘黄龙病快速检测装置，其特征在于，所述第一LED光源(4)选用660nm窄带光源，所述第一LED光源(4)包括散热基板和若干灯珠，所述散热基板为铝板，所述散热基板上设有第一通孔，所述短焦镜头(3)穿过第一通孔，所述若干灯珠串联，且所述若干灯珠以第一通孔的轴线为圆心，沿周向均匀分布。3.根据权利要求1所述的柑橘黄龙病快速检测装置，其特征在于，所述第二LED光源(11)选用590nm窄带光源，所述第二LED光源(11)包括散热基板和若干灯珠，所述散热基板为铝板，所述若干灯珠串联，以阵列式均匀排布于所述散热基板上。4.一种根据权利要求1所述的柑橘黄龙病快速检测装置的检测方法，其特征在于，包括：步骤一：采集不同病害种类样本叶片的反射图像和透射图像；步骤二：对采集到的透射图像进行预处理，提取图像特征；步骤三：对采集到的反射图像进行预处理，提取图像特征；步骤四：建立逐步分类模型，使用线性判别分析(LDA)算法，分步识别各个病害种类的叶片。5.根据权利要求4所述的柑橘黄龙病快速检测装置的检测方法，其特征在于，所述步骤一具体为：步骤1.1：利用所述第一LED光源(4)、所述第一均光板(5)和所述第一线偏振片(6)产生均匀的0
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线偏振光，0
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线偏振光照射待测叶片样本，被所述偏振相机(2)采集生成四个偏振角度的反射偏振图像，分别为0
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反射偏振图像、45
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反射偏振图像、90
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反射偏振图像和135
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反射偏振图像；步骤1.2：利用所述第二LED光源((11))、所述第二均光板(10)和所述第二线偏振(9)片产生均匀的0
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线偏振光，0
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线偏振光透射待测叶片样本，被所述偏振相机(2)采集生成四个偏振角度的透射偏振图像，分别为0
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透射偏振图像、45
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透射偏振图像、90
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透射偏振图像和
135
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡健荣，许骞，孙力，白竣文，谭彬，李子其，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：