【苹果新鲜度检测算法中图像的特征提取与分类分析案例2300字】

苹果新鲜度检测算法中图像的特征提取与分类分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u12280苹果新鲜度检测算法中图像的特征提取与分类分析案例 1237191.1颜色特征分级检测 1248491.2纹理特征分级检测 2265921.3大小特征分级检测 4156121.3.1最小外接圆法 4204831.3.2最小外接矩形法 6130681.4综合特征分级检测 7一幅图像的特征有很多种，机器视觉就是根据这些特征来对目标进行识别以及分类，因此特征提取是图像分析过程中必不可少的一部分。苹果图像的特征有颜色、纹理、形状大小等方面，这节内容就是对苹果各类特征的提取和识别[18]。1.1颜色特征分级检测苹果表皮的颜色是最直观用来评判新鲜度的重要标准，可以通过着色率来对其进行分类分级。彩色图像模型有RGB模型和HIS模型。采用HSI模型进行特征提取，而彩色图像在处理中可以忽略与颜色无关的I分量，因此只需提取彩色图像中的H分量，而HIS分量不能直接通过摄像机来获得，需要通过RGB分量转化为HIS分量如式5-1以及图5-1所示，然后利用MATLAB对苹果图像的H分量进行识别和提取[19]。利用公式计算苹果图像上的红色像素的总面积S1占整个图像的总面积S2的百分比，如图5-2即可得到苹果的红色所占的颜色比Q，即Q=S1/S2。然后根据GBT10651-2008《鲜苹果》中所划分的分级标准，将Q大于80%以上的叫做优等果，Q大于70%以上的叫做一等果，Q大于55%以上的叫做二等果，其他低于55%的划分为等外果，这样就实现了利用苹果的颜色特征来对苹果进行分类。（5-1）等级优等果一等果二等果等外果Q值>80%>70%>55%<=55%表5-1红色着色率的分级标准图5-1用将RGB模型转化成HIS模型图5-2提取出H分量后二值化来计算着色率通过对大量的苹果进行试验检测，利用Q的值对其进行分级，为保证识别的准确率，采集苹果图像正上、正下、左视图以及右视图计算各自的Q值，再将这四幅图的Q值相加取平均值，即可得到红色占整个苹果表面的比值，可得到如表5-2所示。表5-2多个样本进行人工和机器检测等级人工检测机器检测相差个数优等果34384一等果29272二等果26260等外果111321.2纹理特征分级检测在图像分析中，除了上述的颜色特征外，纹理特征也是检测水果新鲜度一个非常重要的和明显的特征如图5-3所示。不同的物体会产生不同的纹理，视觉上简单而且容易被感知，使用灰度共生矩阵法来提取苹果图像的纹理特征[20]。灰度共生矩阵的实际内容是对频率的统计，图像中某一灰度级反复出现的的概率来描述纹理特征。均值的矩如式5-2所示：QUOTEun=i=0N-1(zi式中，n是矩的阶，m为均值。m的表达式为5-3：（5-3）其他常用的纹理参数有标准差、平滑度、三阶矩、一致性、熵分别如下式所示：（5-4）（5-5）（5-6）QUOTET2=i=1Ng（5-8）图5-3两种代表性的纹理特征由于在苹果的纹理特征上没有标准的分类规定，因此可以计算出上图两种具有代表性的纹理特征的平均值、标准差平滑度以及熵等纹理参数来进行对比，如下表5-3所示。表5-3两种不同的纹理特征参数对比纹理平均值标准差平滑度三阶矩一致性熵清晰分明70.661750.55160.03781.74900.00837.2779不清晰81.015263.99200.05921.47910.00867.30591.3大小特征分级检测根据GB10651-89中规定的标准中，苹果的大小分级标准可参考下表5-4表5-4大小分级标准等级优等果/mm一等果/mm二等果/mm等外果/mm大型>=80>=75>=70<70中型>=65>=60>=55<55小型>=60>=55>=50<50上表是根据苹果的直径大小这个参数来分类的，因此可以通过计算苹果的轮廓区域的直径大小来对苹果进行分级分类，常用的方法有最小外接矩形法、最小外接圆法等。1.3.1最小外接圆法最小外接圆法的检测原理是以边界线所包围的区域作为研究对象，在区域中确定好外接圆的圆心，也就是区域的质心，找到包含图像轮廓的最小半径的近似圆度，以这个半径做最小外接圆。这种方法的缺陷就要求所采集到图像的准确性和一致性，本文统一采用苹果的上表面图如图5-4来进行研究，最小外接圆大致原理如图5-5来根据分布点作图。图5-4苹果的上表面图像图5-5根据点的分布作圆（1）边缘提取先将图像转化成二值图像，进行灰度处理时灰度值大于128的设为1，小于128的设为0，即可得到二值图像。（2）确定圆心最小外接圆的圆心和图像的质心是一致的，通过式5-9、5-10和边缘坐标计算可得到质心坐标QUOTEcx=k=1n[yQUOTEcy=k=1n[y（3）确定直径根据最小距离公式求出边界点导质心的距离，运用数理统计的方法找出最大的距离，这个最大距离即为最小外接圆的半径。