專利名稱：一種利用數(shù)碼相機(jī)測(cè)定蘋果果實(shí)著色的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及描述蘋果果實(shí)著色的R/G比值、R/L比值及其與蘋果果實(shí)著色的關(guān)系，利用R/G比值和R/L比值鑒定蘋果果實(shí)著色的方法。
背景技術(shù)：
果實(shí)顏色是消費(fèi)者首先認(rèn)識(shí)到的品質(zhì)因素之一，顔色的好壞直接影響果品的銷售[1_2]。著色好且著色均勻一致的蘋果有較高的商品價(jià)值，因此收獲后的蘋果需要依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按表面顔色及著色度進(jìn)行分級(jí)。目前果實(shí)顏色的評(píng)判主要有三種方法(I)用肉眼評(píng)判果實(shí)顏色；(2)研制果實(shí)采收色卡，通過(guò)與色卡比對(duì)評(píng)判果實(shí)的顏色[1_2] ;(3)用儀器測(cè)定，用L、a、b值[1_3]、R、G、B值或者其變換值[4_7]表示果實(shí)顏色，也有人嘗試用CMYK參數(shù)描述果實(shí)顏色M。儀器測(cè)定果實(shí)顏色具有準(zhǔn)確客觀等優(yōu)點(diǎn)，但由于這些研究測(cè)定不同果實(shí)時(shí)要求恒定的光源和光源強(qiáng)度等條件[1’2’4_8]，不適合于田間應(yīng)用。為此，借鑒我們已建立的利用數(shù)碼相機(jī)測(cè)定果樹葉面積新方法[9]，提出ー種g在利用大量普及的數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)和圖像處理技術(shù)_測(cè)定紅色蘋果果實(shí)著色的新方法(數(shù)碼相機(jī)拍照測(cè)算法)，利用數(shù)碼相機(jī)拍照蘋果果實(shí)獲得L、R、G和B值，通過(guò)計(jì)算獲得R/G比值表示蘋果果實(shí)顏色，獲得R/L比值表示蘋果果實(shí)顏色，其顯著特點(diǎn)是測(cè)量可以在任意時(shí)間進(jìn)行，可用于田間樹上果實(shí)顏色測(cè)定，R/G比值以及R/L比值與果實(shí)顏色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系。參考文獻(xiàn)[I]李震三，汪光義，宋述香，王淑貞，張靜.蘋果果實(shí)顏色的測(cè)定.落葉果樹，1989，1:156 160[2]李震三，汪光義.蘋果果實(shí)顏色的發(fā)育及其采收標(biāo)準(zhǔn)色卡的研制.落葉果樹，1991，1:5 9[3]苑克俊.美國(guó)華盛頓州蘋果育種果實(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系介紹.落葉果樹，2009，I 60 61[4]王洪平.蘋果套袋栽培對(duì)果實(shí)顔色影響分析技術(shù)研究.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(6) 27 28，32[5]何東健，楊青，薛少平，耿楠.果實(shí)表面顔色計(jì)算機(jī)視覺(jué)分級(jí)技術(shù)研究.農(nóng)業(yè)エ程學(xué)報(bào)，1998，14(3) :203 205[6]王建，黎紹發(fā).基于蘋果著色面積的計(jì)算機(jī)視覺(jué)分級(jí)技術(shù)研究.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29 (14) :3813 3817[7]章文英，應(yīng)義斌.蘋果著色面積的計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究.農(nóng)機(jī)化研究，2005，4:90 92[8]李欣，沈向，張鮮鮮，趙靜.觀賞海棠葉、果、花色彩的數(shù)字化描述.園藝學(xué)報(bào)，2010,37(11) 1811 1817[9]苑克俊，劉慶忠，李圣龍，陳秀霞.利用數(shù)碼相機(jī)測(cè)定果樹葉面積的新方法.園藝學(xué)報(bào)，2006，33 (4) :829-832.
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明找出與果實(shí)顏色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系的R/G比值和R/L比值，提供利用R/G比值和R/L比值鑒定生長(zhǎng)發(fā)育期蘋果果實(shí)著色狀況的方法。本發(fā)明解決問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是利用數(shù)碼相機(jī)拍照獲取蘋果果實(shí)的圖像，再利用Photoshope. 0軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理，得到描述果實(shí)亮度的L值和描述果實(shí)顔色的R值(紅色)、G值(緑色)、B值(藍(lán)色)。由于蘋果果實(shí)顏色主要涉及紅色和緑色，故不考慮B值。由于R值、G值受測(cè)定時(shí)的光照條件影響，同一個(gè)果實(shí)在一天內(nèi)不同時(shí)間的測(cè)定結(jié)果差別大，難于直接用來(lái)表示果實(shí)顏色。為了消除一天內(nèi)不同時(shí)間光照條件不同的影響，使得測(cè)量可以在任意時(shí)間進(jìn)行，可以在室內(nèi)也可以在田間進(jìn)行，我們提出用R/G比值、R/L比值、G/L比值表示蘋果果實(shí)著色，R/G比值將不同光照對(duì)R值和G值的影響抵消，R/L比值將不同光照對(duì)R值和L值的影響抵消，G/L比值將不同光照對(duì)G值和L值的影響抵消。由于G/L比值不涉及描述果實(shí)紅色的R值，理論上不適合用于表示果實(shí)著色狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明R/G比值小時(shí)果實(shí)為緑色，R/G比值大時(shí)果實(shí)為紅色，其分界值是1. 12，R/G比值大于等于1. 55時(shí)果實(shí)著色好，證明R/G比值與蘋果果實(shí)顔色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系，用R/G比值表示果實(shí)顏色是可行的；R/L比值小時(shí)果實(shí)為緑色，R/L比值大時(shí)果實(shí)為紅色，其分界值是1. 14，R/L比值大于等于1. 34時(shí)果實(shí)著色好，R/L比值與蘋果果實(shí)顔色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系，用R/L比值表示果實(shí)顏色是可行的；G/L比值可用于表示果實(shí)綠色成分的變化。用R/G比值和R/L比值表示蘋果果實(shí)著色都是本文首次提出的，也是本方法的技術(shù)關(guān)鍵。R/G比值和R/L比值也可用于表示生長(zhǎng)發(fā)育期果實(shí)顏色主要涉及紅色和緑色的葡萄、棗、山楂、桃果實(shí)顏色，R/G比值和R/L比值小時(shí)果實(shí)為緑色，比值大時(shí)果實(shí)為紅色。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)新找出R/G比值與蘋果果實(shí)顔色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系，可利用該R/G比值鑒定生長(zhǎng)發(fā)育期蘋果果實(shí)著色狀況。(2)本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)新找出R/L比值與蘋果果實(shí)顔色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系，可利用該R/L比值鑒定生長(zhǎng)發(fā)育期蘋果果實(shí)著色狀況。(3)本發(fā)明可以用來(lái)進(jìn)行蘋果果實(shí)著色分級(jí)，為蘋果果實(shí)分級(jí)提供ー種新的方法；(4)本發(fā)明可以在蘋果果實(shí)表面顔色的計(jì)算機(jī)視覺(jué)分級(jí)中應(yīng)用，利用R/G比值、R/L比值鑒定蘋果果實(shí)表面圖像各個(gè)像素點(diǎn)的顔色；(5)本發(fā)明R/G比值和R/L比值可以用于表示生長(zhǎng)發(fā)育期果實(shí)顏色主要涉及紅色和緑色的葡萄、棗、山楂、桃果實(shí)顏色。


圖1是果實(shí)的圖像及選定著色區(qū)域；圖2是果實(shí)的圖像及一個(gè)選定區(qū)域；圖3是果實(shí)的圖像及一個(gè)選定矩形區(qū)域；圖4是在蘋果發(fā)育期果實(shí)顏色參數(shù)L、R、G、R/G、R/L、G/L以及果實(shí)顏色性狀；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明。
本發(fā)明實(shí)施步驟:步驟1，選取待測(cè)果實(shí)，利用數(shù)碼相機(jī)拍照獲取果實(shí)的圖像。步驟2，將獲取的圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，可用BMP格式存儲(chǔ)果實(shí)圖像，也可用JPG格式存儲(chǔ)圖像以節(jié)省存儲(chǔ)空間和葉片圖像處理時(shí)間。步驟3,打開Photoshop6. 0軟件進(jìn)行果實(shí)圖像處理。首先,在Photoshop6. 0軟件中打開果實(shí)圖像，如圖1所示，利用‘魔棒工具’選取全部果實(shí)著色區(qū)域，選擇‘圖像’菜單下的‘直方圖’選項(xiàng)，選擇‘圖像’菜單下的‘直方圖’選項(xiàng)，得到這個(gè)區(qū)域的直方圖參數(shù)L值111. 39、R值172. 03、G值86. 86和B值78. 55。計(jì)算可得R/G比值為1.98，R/L比值為1.54，G/L 比值為 0. 78。需注意的是，宜選取盡可能大的果實(shí)著色區(qū)域以加強(qiáng)其代表性，像上述利用‘魔棒工具’選取全部果實(shí)著色區(qū)域是最好的。有時(shí)用‘魔棒工具’不能正確選取果實(shí)著色區(qū)域，如圖2所示，也可用‘套索工具’或‘多邊形套索工具’選取果實(shí)的大致著色區(qū)域，選擇‘圖像’菜單下的‘直方圖’選項(xiàng)，得到這個(gè)區(qū)域的直方圖參數(shù)L值111. 19、R值173. 48、G值85. 93和B值77. 80。計(jì)算可得R/G比值為2. 02，R/L比值為1. 56，G/L比值為0. 77。這三個(gè)比值與用‘魔棒工具’獲得的結(jié)果十分接近，其誤差僅為2. 0%U. 3%和1. 3%，表明利用‘套索工具’或者‘多邊形套索工具’獲得的結(jié)果是可以代表果實(shí)著色的。有時(shí)僅對(duì)果實(shí)著色代表性部位進(jìn)行研究時(shí)，可利用‘矩形選框工具’，如圖3所示，在果實(shí)著色區(qū)域畫出ー個(gè)矩形，選擇‘圖像’菜單下的‘直方圖’選項(xiàng)，得到這個(gè)矩形區(qū)域的直方圖參數(shù)L值109. 58、R值175. 45、G值82. 59和B值。計(jì)算可得R/G比值為2. 12，R/L比值為1. 60，G/L比值為0. 75。這三個(gè)比值與利用‘魔棒工具’獲得的結(jié)果誤差分別為
7.1%、3.9%和3.8%，表明用‘矩形選框工具’獲得的結(jié)果代表整個(gè)果實(shí)著色的代表性差些。雖然如此，在某些果實(shí)僅進(jìn)行相對(duì)比較的情況下，每次測(cè)定都選取相同部位，利用‘矩形選框工具’來(lái)獲得結(jié)果進(jìn)行果實(shí)著色比較還是可行的。表I 一天內(nèi)不同時(shí)間果實(shí)顏色的測(cè)算結(jié)果
權(quán)利要求
1.描述蘋果果實(shí)著色的R/G比值，其特征是利用數(shù)碼相機(jī)拍照獲取蘋果果實(shí)的圖像，利用軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理可得到描述果實(shí)紅色的R值和描述果實(shí)緑色的G值，R/G比值與果實(shí)顏色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系，R/G比值小時(shí)果實(shí)為緑色，R/G比值大時(shí)果實(shí)為紅色，其分界值是1. 12，R/G比值大于等于1. 55時(shí)果實(shí)著色好，利用該R/G比值可鑒定生長(zhǎng)發(fā)育期蘋果果實(shí)著色狀況。
2.描述蘋果果實(shí)著色的R/L比值，其特征是利用數(shù)碼相機(jī)拍照獲取蘋果果實(shí)的圖像，利用軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理可得到描述果實(shí)紅色的R值和描述果實(shí)亮度的L值，R/L比值與果實(shí)顏色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系，R/L比值小時(shí)果實(shí)為緑色，R/L比值大時(shí)果實(shí)為紅色，其分界值是1. 14，R/L比值大于等于1. 34時(shí)果實(shí)著色好，利用該R/G比值可鑒定生長(zhǎng)發(fā)育期蘋果果實(shí)著色狀況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的R/G比值或者根據(jù)權(quán)利要求2所述的R/L比值，其特征是可以用來(lái)進(jìn)行蘋果果實(shí)著色分級(jí)，為蘋果果實(shí)分級(jí)提供一種新的方法；可以在蘋果果實(shí)表面顔色的計(jì)算機(jī)視覺(jué)分級(jí)中應(yīng)用，利用R/G比值或者R/L比值鑒定蘋果果實(shí)表面圖像各個(gè)像素點(diǎn)的顏色。
4.描述果實(shí)著色的R/G比值、R/L比值，其特征是可用于表示塵長(zhǎng)發(fā)育期果實(shí)顏色主要涉及紅色和緑色的葡萄、棗、山楂、桃果實(shí)顏色，R/G比值和R/L比值小時(shí)果實(shí)為緑色，比值大時(shí)果實(shí)為紅色。
全文摘要
本發(fā)明一種利用數(shù)碼相機(jī)測(cè)定蘋果果實(shí)著色的方法，屬農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域，為測(cè)定蘋果果實(shí)著色提供了一種快速、非破壞性、簡(jiǎn)單易用的方法。利用數(shù)碼相機(jī)拍照獲取蘋果果實(shí)的圖像，利用軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理可得到描述果實(shí)紅色的R值、描述果實(shí)綠色的G值以及描述果實(shí)亮度的L值，R/G比值與果實(shí)顏色存在直觀對(duì)應(yīng)關(guān)系，蘋果果實(shí)著色狀況可用R/G比值表示，R/G比值小時(shí)果實(shí)為綠色，R/G比值大時(shí)果實(shí)為紅色，其分界值是1.12，R/G比值大于等于1.55時(shí)果實(shí)著色好。蘋果果實(shí)著色狀況也可用R/L比值表示，R/L比值小時(shí)果實(shí)為綠色，R/L比值大時(shí)果實(shí)為紅色，其分界值是1.14，R/L比值大于等于1.34時(shí)果實(shí)著色好。利用本發(fā)明可在室內(nèi)測(cè)定已采摘的果實(shí)顏色，可測(cè)定田間樹上果實(shí)的顏色。
文檔編號(hào)G01N21/27GK103063309SQ201310007369
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者苑克俊, 王長(zhǎng)君, 孫瑞紅, 李圣龍, 郝亮 申請(qǐng)人:山東省果樹研究所