农产品线扫描高光谱成像系统的集成标定方法.pdf

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1、第28卷第14期2442012年7月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、，01．28NO．14Jul．2012■骊囊■■舅—■■，—啊●■■誓■■■—ii誓■_农产品线扫描高光谱成像系统的集成标定方法王海华1，李长缨2，梅树立1，李民赞1※(1．中国农业大学现代精细农qk系统集成研究教育部蓖点实验室，北京100083：2．佐治亚大学生物与农业工程系，美国佐治亚31793)摘要：高光谱成像技术在农业和食品检测巾的应用日益广泛，线扫描高光谱

2、成像系统的标定是获取岛精度图像的基础。该义从系统集成部件的渊整顺序、扫描速度控制、导轨偏移校正、光谱图像变形标定和光谱波长偏移校正等几方面系统地讨论』，一种线扫描高光谱成像系统的调裕和标定。通过射棋盘格图案的扫描，校JF光谱图像在CCD上成像的位置，给出_厂导轨偏移校正及速度控制的具体汁算公式。研究了光谱图像水平(Smile)和垂直(Keystone)光学系统变形，并标定J，图像2个维度变形误差，分别为1．26和0．04mm。对照笔型氯气校lf：灯标准光谱，给出J，光谱波长移位的二次校正方程。实践证明该义提出的方法能快速、有

3、效地完成图像采集试验的设备准备工作，为相近研究领域的科研人员提供参考和帮助。关键词：扫描，标定，变形，高光谱成像，集成doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2012．14．037中图分类号：0657．3文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一14—0244—06王海华，李长缨，梅树立，等农产品线扫描高光谱成像系统的集成标定方法[J]．农业工程学报，2012，m(14)：244--249．WangHaihua，LiChangying，MeiShuli，LiMinzan．Integratedc

4、alibrationofline—scanhighspectralimagingsystemforagriculturalproducts[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofA鲥culturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2012，28(14)：244--249．(inChinesewithEnglishabstract)0引言光谱检测技术町以用于检测物体内外部特性，具有快速、尢损的特点，存农业和食品质量与安全检测领域得到了广泛的关注。甲在193

5、7年Harvey_II】和1960年Birthl21就分别利用x光和近红光谱透射研究了土豆的内部污点问题。近几十年来光谱技术在农业榆测中的应用逐渐广泛，如苹果的内部品质检测13舢J、桃子的甜度分析f6】、甜瓜町溶性固体分析m、黄瓜叶片含磷素柃测‘圳、油菜氮含量检测【91、茄子灰霉病的诊断【lol、以及谷物水分检测⋯1等。光谱与图像相结合的光谱罔像具备了丰富的窄间维和光谱维信息，使得光谱技术得到进一步发展。其中，多光谱成像技术在遥感应用中已有30多年[12】，农业中最早用于检测作物和植被的群体营养状7兄【”J。而具备更丰富光谱

6、信息的高光谱成像技术更是在农业和食品安全与质量检测中应用同渐广泛⋯4，m'2们。光谱成像技术应用于农产品品质定量分析时，对数据精确度要求较高，因此，实验前必须对光谱成像系统进行校正I¨。副和标定。而目前的研究仅对光谱图收稿日期：201I-12—11修订H期：2012-05—29基金项目{国家科技部863项目(201IAAl00703)；国家自然科学基金(U0931001)：国家[I然科学基金(60772038)作肯简介：手海毕(1976一)，男，江州南吕人，讲师．博士．削像处理和精细农业。北京中国农qk大学现代精细农业系统集

7、成教岢部重点实验室，100083。Email：Wailghaihua@cau，edu，cn※通信作者：李比赞(J963--)，男，河北人，教授，博上，精细农业系统集成研究。北京中豳农业人学现代精细农业系统集成教育部重点实验窒，100083。Email：lirnz(a如au．edu．∞像的严重光学变形校正进行了讨论【151，或是提到了光谱罔像光谱维和窄间维分辨率的标定【l41，并未对复杂系统的集成调整进行全面深入研究。而高速高分辨率的线扫描高光谱成像系统阁为结构复杂，所以集成调整步骤较多，且前后关联紧密，对数据精度影响较大。因

8、此，本文对线扫描高光谱成像系统的集成调整与校正方法进行了系统研究，内容丰要包括：1)确定系统部件调整顺序和方法；2)给出定位扫描线和控制扫描速度的方法；3)导轨偏转所引起的切向变形校正；4)光谱图像光谱维和空间维变形的标定和光谱波长位置校正。1材料与方法线扫描高光谱成像(hyperspee