(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210180565.7 (22)申请日 2022.02.25 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 蔡健荣　许骞　孙力　白竣文　 谭彬　李子其　 (51)Int.Cl. G01N 21/21(2006.01) G01N 21/47(2006.01) G01N 21/59(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G06V 20/10(2022.01) G06V 10/143(2022.01) G06V 10/22(2022.01) G06V 10/54(2022.01)G06V 10/50(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 10/77(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06T 7/45(2017.01) (54)发明名称 一种柑橘黄龙病快速 检测装置及检测方法 (57)摘要 本发明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。 权利要求书3页 说明书15页 附图3页 CN 114674759 A 2022.06.28 CN 114674759 A 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(1 1)； 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 °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°线偏振光， 0 °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 °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； 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 °线偏振光， 0 °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 °透射偏振图像、 45 °透射偏振图像、 90 °透射偏振图像和权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114674759 A 2135°透射偏振图像。 6.根据权利要求5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 二中对采集到的透射图像进行 预处理的具体步骤为： 步骤2.1： 使用阈值分割方法提取透过 所述第三 通孔(15)的叶片图像； 步骤2.2： 使用Sto kes矢量法描述透射 光： 上述式中， S0为光强度参量， S1为第一偏振参量， S2为第二偏振参量， S3为圆偏振参量， I 代表光强和， Q代表0 °和90°方向上的线偏振光的光强差， U代表45 °和135°方向上的线偏振 光的光强差， V 代表右旋圆偏振光分量和左旋圆偏振光分量的光强差； 步骤2.3： 通过式(1)和偏振角计算公式计算并生成偏振角图像， 偏振角计算公式为： 7.根据权利要求5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 二中对预处 理后的透射图像进行 特征提取的具体步骤为： 步骤2.4： 利用灰度值归一 化处理对偏振透射图像进行图像增强， 具体如下： 灰度值归一 化处理根据式(3)进行： f(g)＝g* Mult+Add               (3) 其中g为初始灰度值， f(g)为缩放后的灰度值， 灰度值变换的参数由下式确定： Add＝‑Mult*gMin                     (5) 使用式(6)对 缩放后的灰度值进行裁 剪： 通过累积直方图设定累积直方图阈值， 依据设定的阈值确定图像的最大灰度值和最小 灰度值， 累积直方图通过式(7)计算： 式中n为图像感兴趣区域的像素个数， ni为灰度值 为i的像素点的个数； 步骤2.5： 提取 灰度共生矩阵纹 理信息； 步骤2.6： 提取 灰度直方图特 征。 8.根据权利要求7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 2.5中， 计算取距离d＝1时的灰度共生矩阵， 在0 °， 45°， 90°， 135°四个方向上均获取能量、 对 比度、 相关和逆差距 四个特征 的特征值， 每个方向上获取 的四个特征值分别求平均值和方 差， 最终获得八个特 征值， 作为 步骤四中分类模型的输入特 征； 所述步骤2.6中， 从灰度直方图中提取灰度均值、 灰度方差， 作为提取的灰度直方图特权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114674759 A 3