服务热线:
86-0755-23229824
您当前所在位置:首页>>光学知识
高光谱成像技术检测油茶果成熟度

0引言

油茶果采摘期受环境因素影响较大,不同地区的天气、气候、积温、土壤肥力等条件不同,造成油茶果的成熟期有早有晚,因此油茶果的采摘时间应根据其具体成熟度而定…。油茶果采收前的最后一个月是油脂积累的高峰期,这段时间油茶果含油量增幅最为明显,同时伴随着内部营养物质的相互转化。然而在此时期油茶果的外部形态特征如形状大小、鲜果质量、颜色等趋于稳定,无明显变化,从而给茶农判断油茶果的成熟度和最佳采摘期带来一定的困难。故迫切需要提出一种快速准确地检测油茶果成熟度的方法,为油茶果的精准采收作业提供帮助。

image.png 

1、油茶果成熟期理化参数

从每一批次中取10个样品进行油茶果果高、果径、鲜果质量、鲜籽质量、出籽率、含油率、果壳含水率等理化参数的统计,取每一批次各理化参数的平均值作为该批次样品的理化值,计算每个理化参数在整个采摘期内的平均值和标准差,结果如表1所示。

image.png 

可以发现油茶果的果高、果径在整个采摘期内出现些许的递增,但递增幅度很小,因此标准差较低,只有0.43 mm左右;鲜果质量范围在2530g之间,鲜籽质量范围在1015 g之间;油茶果的果壳含水率在采摘期内有下降的趋势,但下降的幅度较小;油茶果出籽率在35%~40%之间波动,油茶果含油率随着采摘时间的推迟而递增,增幅达到59%,其标准差为5.55%,比其他理化参数的标准差高很多,可见若提前采摘油茶果将造成茶油产量的严重损失。并且从采样时间上看,1110号油茶林中部分油茶果的果壳开裂,油茶果进入全面采收阶段,至1114号采收工作基本完毕,预留的5棵茶树上的大部分油茶果的果壳开裂,有的油茶果己脱落在地,符合油茶果过熟期特征,将此时采集的油茶果作为对照组,发现其含油率基本保持稳定,说明1110号左右油茶果进入完全成熟期,此时采摘可使茶油产量最大化,并且陆续有油茶果果壳开裂并脱落导致难以收集,无法再推迟油茶林的整体采收时间。

image.png 

因此本研究采用含油率作为油茶果成熟度的衡量指标,并结合表2给出其成熟度的定量判别标准:采收前30 d左右,且含油率为(2200±100)%的样品作为成熟度I;油茶果采收前23 d左右,且含油率为(2400±100)%的样品作为成熟度II;茶果采收前16 d左右,且含油率为(2700±200)%的样品作为成熟度III;茶果采收前9 d左右,且含油率为(3150±250)%的样品作为成熟度IV;油茶果采收期间,且含油率为(3500±100)%的样品作为成熟度V。成熟度等级IV的油茶果样品的成熟度依次递增,成熟度V的油茶果为完熟期样品。本实验不包含过熟期样品,因为过熟期的油茶果果壳开裂容易脱落,凭借人眼很容易判别,无需借助高光谱设备。将以上5种成熟度油茶果样品的高光谱数据作为数据集,用作成熟度的分类。

2、基于像素点的油茶果高光谱图像曲率校正

油茶果果面曲率较大造成高光谱成像后每个像素点的光谱强度差异较大,并且从油茶果图像的中心区域往果子边缘处的光谱强度逐渐减小,导致边缘处的光谱反射率比中心处低,直接使用这种状态下数据进行建模分类的误差较大,现使用均值归一化方法进行校正。归一化方法在光谱曲线预处理中有重要的应用,可以在一定程度上减小水果形状对采集光谱的影响。

image.png 

image.png 

774 nm通道油茶果样品的反射率与背景的反射率差异最大,因此该通道能清晰地显示油茶果样品的灰度图。图3是在774 nm波段校正前后油茶果反射率的伪彩色分布,可以直观地看到校正后油茶果像素点的反射率分布比校正前更均匀,说明均值归一化方法的有效性。

3、不同成熟度油茶果光谱特征分析

image.png 

939个样本曲率校正前后的光谱曲线图见图4,校正后的数据分布更加集中,数据特征更加明显。670 nm处的吸收峰主要与油茶果壳中的花青素和叶绿素有判281970 nm处的吸收峰与果壳中的水分有关。将5个不同成熟度等级的油茶果光谱数据分别取平均值,得到油茶果的成熟度曲线如图5所示。可以发现,不同成熟度油茶果的光谱强度差异主要体现在500630 nm720970 nm之间。在500630 nm之间,成熟度I和成熟度II样品的反射强度差别较小,随着采样时间的推迟,成熟度III和成熟度IV样品的反射强度较前者有所降低,成熟度V样品的反射强度降至最低,该波段范围内呈现出油茶果的光谱反射率随成熟度的增加而降低的规律。在720970 nm之间,成熟度IIV样品的反射强度随成熟度的增加而降低,而从成熟度Iv样品的反射强度经历两次先增高后降低的过程,可能是与果壳中内源激素含量的动态变化有关。在5个不同的采收时间点,成熟度曲线存在较明显的区别,为成熟度分类提供了理论依据。

image.png 

推荐

便携式地物光谱仪iSpecField-NIR/WNIR

专门用于野外遥感测量、土壤环境、矿物地质勘探等领域的最新明星产品,由于其操作灵活、便携方便、光谱测试速度快、光谱数据准确是一款真正意义上便携式地物光谱仪
image.png

无人机机载高光谱成像系统iSpecHyper-VM100

一款基于小型多旋翼无人机机载高光谱成像系统,该系统由高光谱成像相机、稳定云台、机载控制与数据采集模块、机载供电模块等部分组成。无人机机载高光谱成像系统通过独特的内置式或外部扫描和稳定控制,有效地解决了在微型无人机搭载推扫式高光谱照相机时,由于振动引起的图像质量较差的问题,并具备较高的光谱分辨率和良好的成像性能。

image.png 

便携式高光谱成像系统iSpecHyper-VS1000

专门用于公安刑侦、物证鉴定、医学医疗、精准农业、矿物地质勘探等领域的最新产品,主要优势具有体积小、帧率高、高光谱分辨率高、高像质等性价比特点采用了透射光栅内推扫原理高光谱成像,系统集成高性能数据采集与分析处理系统,高速USB3.0接口传输,全靶面高成像质量光学设计,物镜接口为标准C-Mount,可根据用户需求更换物镜。

image.png 



关键词相关链接: 紫外泄漏光谱辐射仪 紫外光谱辐射仪 薄膜测量光纤光谱仪 紫外增强宽带光源 水下辐射剖面光谱仪 水质光谱吸收模块 光辐射安全光谱仪 BTDF双向透射分布函数光谱测量仪 工业集成微型光纤光谱仪 可见红外双向反射光谱测量仪(BRDF) 电致发光量子效率光谱系统 光致发光量子效率光谱系统 水质测量光谱吸收光纤探头 IR孔透射积分球 显微透反射光谱系统 太阳模拟器均匀性和稳定性测试仪 荧光比色皿支架 中红外光谱辐射仪 辐射积分球 BRDF双向反射分布函数光谱测量仪 水质光谱紫外吸收模块 便携式矿物红外光谱仪 水体光谱仪 VCSEL激光LIV光谱功率测试仪 全光谱紫外吸收光谱水质模块 COD水质光谱吸收集成模块 全吸收积分球 厌氧停留吸收光谱 全自动水体表现光谱观测系统 VCSEL激光远场测试 VCSEL激光近场测试 单色积分球均匀光源 紫外吸收微型光谱仪 紫外增强卤灯光源 VCSEL激光测试仪 余弦辐射探头 水面高光谱辐射仪 VCSEL光学测试系统 水色遥感光谱仪 LIV激光功率测试 激光LIV人眼安全测试仪 光谱功率积分球 VCSEL激光安全功率测试仪 定制积分球 量子效率光谱系统 手持式地物光谱仪 VCSEL TOF测试 雾度积分球 紫外老化光谱辐射仪 中红外光源 光谱辐射仪 IR孔透过率光谱测试仪 便携式地物光谱仪 VCSEL激光LIV测试系统 地物光谱仪厂家 显微高光谱成像系统 积分球均匀光源 水质测量光谱仪 高光谱相机 机载成像高光谱 海面高光谱 透反射光谱测试仪 积分球光源系统 地物光谱仪 透射积分球 VCSEL激光测试 光通量测试积分球 多光谱相机 无人机高光谱 超连续白光光源 机载高光谱成像仪 紫外可见近红外光谱辐射仪 手持式LIBS激光诱导击穿光谱仪 COD双光路水质光谱吸收模块 水下光谱仪 无人机高光谱成像仪 水体高光谱辐射计 地物光谱仪价格 LIBS激光诱导击穿光谱系统 辐射测量光纤光谱仪 无人机高光谱成像系统 高低温温度控制器 高光谱成像仪 光谱反射率测量仪 光纤光谱仪 光纤镜头 反射积分球 成像光谱仪 激光波长测量光纤光谱仪 水质光谱传感器 激光功率积分球 便携式高光谱相机 积分球 FieldSpec 4 HR NG 蓝菲光学积分球 积分球生产厂家 LED积分球 光谱辐照度仪 便携式光谱辐射计 拉曼测量光纤光谱仪 HR-1024i 颜色测量光纤光谱仪 便携式光谱辐射仪 handheld 2 COD、叶绿素、总氮、总磷等多参数水质分析仪 光纤光源 氘卤组合光源 抗紫外光纤 漫反射标准板 LIBS headwall高光谱成像 国产地物光谱仪 便携式太阳光谱反射仪 野外地物光谱仪 角分辨率光谱系统 太阳光谱反射比 高光谱成像仪价格 地物波谱仪
Copyright © 2020 All Rights Reserved 莱森光学(深圳) 有限公司·版权所有 备案号:粤ICP备18141551号-1