【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水果品质无损检测的一种苹果表面损伤检测方法，具体涉及了一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法。
技术介绍
1、由于跌落、碰撞、挤压、振动等多种原因造成的机械性损伤是水果损伤的主要形式。机械损伤导致的水果损耗占水果总产量的30％-40％。特别是损伤初期，由于大部分水果损伤部位难以察觉，在随后的贮藏、运输过程中，损伤部分进一步腐烂变质，形成烂果，并扩展到周围其它水果，给生产者和消费者带来严重损失。如果能在机械损伤初期实现损伤检测并及时的剔除坏果，就可以有效减少这类损失，提高商品果品质。
2、水果损伤初期，损伤部位外观与周围健康组织相似，表观特征不显著，基于可见光的检测方法受到限制，现有的可见光图像检测方法无法用于水果损伤初期检测。近年来的研究表明，红外热成像技术具有检测早期损伤的潜力。热成像技术主要分为主动和被动两类。
3、主动热成像技术需要设备来加热或冷却检测物体。varith等人采用热成像仪对苹果缺陷进行检测时发现，在加热或冷却过程中，缺陷部位比正常部位表面温度低1-2℃，温度差保持30-180s(varith j,hyde g m,baritelle a,et al.non-contact bruisedetection in apples by thermal imaging[j].innovative food science andemerging technologies,2003,4:211-218.)。kim等采用正弦热能刺激物体，利用热成像仪测量得到梨的热发射信息，对
4、主动热成像技术具有灵敏度高、可控性强等优点，然而温度调控过程中的不当操作可能会导致水果热损伤或冷害，同时温度调控产生的能源消耗也大大增加了检测成本。然而，被动热成像技术测量的是研究检测物体与周围环境之间的温差，较好的避免了以上问题的出现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于利用水果损伤部位机械损伤初期的温度变化特征克服损伤部位与周围区域温差较小无法获得明显特征的问题，本专利技术提出了一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、1)采集连续苹果的多张热成像图像m，从而组成热成像图像序列；
4、2)分别提取热成像图像序列中多张热成像图像m中的感兴趣区域，分别获得各张热成像图像m对应的果体全部区域roi0、损伤区域roi1和未损伤区域roi2；
5、3)根据各张热成像图像m对应的果体全部区域roi0、损伤区域roi1和未损伤区域roi2的温度数据，结合苹果表面温差积累特征，计算获得最佳图像分割阈值；
6、4)对待测苹果的热成像图像序列进行图像转换后，获得对应的斜率灰度图，利用最佳图像分割阈值对斜率灰度图进行分割后，获得当前待测苹果的损伤检测结果。
7、所述3)具体为：
8、3.1)对每张热成像图像m对应果体全部区域roi0内各像素的温度数据求平均，得到当前热成像图像m对应的平均果体温度
9、3.2)分别将当前热成像图像m对应的损伤区域roi1和未损伤区域roi2内各像素的温度数据减去平均果体温度后，分别获得损伤区域roi1和未损伤区域roi2内各像素的温差，从而获得损伤区域roi1和未损伤区域roi2内所有像素的温差；
10、3.3)重复3.1)-3.2)，计算获得剩余热成像图像m中损伤区域roi1和未损伤区域roi2内所有像素的温差；
11、3.4)根据各张热成像图像m中损伤区域roi1和未损伤区域roi2内所有像素的温差，对每个像素的温差进行时间维度的累加后，分别获得各像素在不同热成像图像m中对应的温差积累；再对每个像素在各张热成像图像m中对应的温差积累线性回归后，获得各个像素对应的斜率α；最后，对所有像素的斜率α归一化后，获得归一化的斜率数据；
12、3.5)根据归一化的斜率数据确定最佳图像分割阈值。
13、所述4)中，对待测苹果的热成像图像序列进行图像转换后，获得对应的斜率灰度图，具体为：
14、s1：提取待测苹果的热成像图像序列中每张热成像图像的感兴趣区域，获得当前热成像图像对应的果体全部区域；
15、s2：对当前热成像图像对应的果体全部区域内各像素的温度数据求平均后，得到当前热成像图像的平均果体温度；
16、s3：将当前热成像图像对应的果体全部区域内各像素的温度数据分别减去平均果体温度后，获得当前热成像图像中各像素的温差；
17、s4：重复s1-s3，计算获得待测苹果的热成像图像序列中剩余热成像图像中各像素的温差；
18、s5：对待测苹果的热成像图像序列中各像素的温差进行时间维度的累加后，获得各像素在不同热成像图像中的温差积累，接着对各像素在不同热成像图像中的温差积累线性回归后，获得各像素对应的斜率；将各像素对应的斜率归一化后，获得斜率灰度图。
19、所述4)中，利用最佳图像分割阈值对斜率灰度图进行分割后，获得当前待测苹果的损伤检测结果，具体为：
20、对利用最佳图像分割阈值对斜率灰度图进行分割后，获得初始分割图像；接着对初始分割图像进行损伤区域的精确分割后，获得二次分割图像；最后，利用最小外接矩形对二次分割图像进行损伤定位后，获得当前待测苹果的损伤检测结果。
21、所述对初始分割图像进行损伤区域的精确分割，具体是利用图像的膨胀、腐蚀、最大连通分量提取以及孔洞填充对初始分割图像进行损伤区域的精确分割。
22、本专利技术由于采用以上技术方案，其具有以下有益效果：
23、首先，本专利技术利用了苹果在机械损伤初期损伤部位温度在时间维度上存在变化，为苹果初期机械损伤无损检测提供了理论依据。其次，本专利技术通过获取不同图像采样时刻的温差累计数据，并对温差积累进行线性回归，获取斜率，在实现损伤特征增强的同时，实现了数据降维。最后，本专利技术利用被动热成像技术，通过简单的图像处理技术实现了苹果初期损伤无损检测。
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1.一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，所述3)具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，所述4)中，对待测苹果的热成像图像序列进行图像转换后，获得对应的斜率灰度图，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，所述4)中，利用最佳图像分割阈值对斜率灰度图进行分割后，获得当前待测苹果的损伤检测结果，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，所述对初始分割图像进行损伤区域的精确分割，具体是利用图像的膨胀、腐蚀、最大连通分量提取以及孔洞填充对初始分割图像进行损伤区域的精确分割。
【技术特征摘要】
1.一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，所述3)具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于苹果表面温差积累特征的初期损伤检测方法，其特征在于，所述4)中，对待测苹果的热成像图像序列进行图像转换后，获得对应的斜率灰度图，具体为：
4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶秀勤，徐涛，张小敏，魏子朝，应义斌，徐惠荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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