基于高光譜圖像的東北稻米品種快速分類-萊森光學(xué)

稻谷是我國第一大糧食品種，占全國人民口糧消費(fèi)的近60%。傳統(tǒng)方法對稻米品種的識別以其形態(tài)和生理上的差異為主，由于稻米顆粒微小，數(shù)量較大，傳統(tǒng)方法較難對稻米品種進(jìn)行批量無損的精確判定，因此有必要尋找一種無損、精確、快速的稻米品種分類方法。高光譜圖像法具有檢測精確、無損樣品、檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)，近年來逐漸被應(yīng)用到物質(zhì)檢測和鑒別領(lǐng)域。

稻米的高光譜圖像

運(yùn)用高光譜圖像法獲得3種稻米可見光波段(400~720nm)的特征光譜圖像，通過提取圖像的特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對稻米品種分類鑒別，為稻米的快速分類鑒別提供了一種新方法。

樣品(400~720nm)光譜圖

相對反射率的計(jì)算

校正后的高光譜圖像相對反射率(R)的計(jì)算公式如下：

用ENVI軟件提取不同波段的高光譜圖像DN值(DN值為遙感影像像元亮度值)，對于每個高光譜圖像按2×5(即2行5列)的順序取10粒稻米中心的DN值，以10次的截尾平均數(shù)(去掉一個最高值和最低值求取平均數(shù))作為每個高光譜圖像的DN值，代入式(1)中得到樣本各個部分不同波段高光譜圖像的相對反射率(R)，求其平均值，表示此波段下樣本的相對反射率(R)。繪制3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的400~720nm的相對反射率(R)曲線，如下圖所示。

相對反射率曲線

結(jié)合3次實(shí)驗(yàn)的圖像可以看出，通過在不同波段下探測反映出不同的反射率，3種樣品曲線總體趨勢相同，但不同品種之間的相對反射率有所差異，本實(shí)驗(yàn)中3種樣品的相對反射率從圖中明顯可以看出樣品3>樣品2>樣品1，3種樣品均會在480~550nm產(chǎn)生一個較為明顯的特征峰，且在這個波段內(nèi)，樣品的相對反射率差異最為明顯。

結(jié)論

對不同波段的高光譜圖像進(jìn)行分析，分別得到了3條互有差異的相對反射率曲線，基于相對反射率曲線，在可見光波段實(shí)現(xiàn)了水稻品種的區(qū)分。反射率大小的差異可能與不同來源和生長條件(溫度、降雨量和光照時間)的水稻的水分和蛋白質(zhì)含量及其他成分的不同有關(guān)。

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審核編輯黃宇