基于高光谱图像的东北稻米品种快速分类-莱森光学

稻谷是我国第一大粮食品种，占全国人民口粮消费的近60%。传统方法对稻米品种的识别以其形态和生理上的差异为主，由于稻米颗粒微小，数量较大，传统方法较难对稻米品种进行批量无损的精确判定，因此有必要寻找一种无损、精确、快速的稻米品种分类方法。高光谱图像法具有检测精确、无损样品、检测速度快等优点，近年来逐渐被应用到物质检测和鉴别领域。

稻米的高光谱图像

运用高光谱图像法获得3种稻米可见光波段(400~720nm)的特征光谱图像，通过提取图像的特征参数，实现对稻米品种分类鉴别，为稻米的快速分类鉴别提供了一种新方法。

样品(400~720nm)光谱图

相对反射率的计算

校正后的高光谱图像相对反射率(R)的计算公式如下：

用ENVI软件提取不同波段的高光谱图像DN值(DN值为遥感影像像元亮度值)，对于每个高光谱图像按2×5(即2行5列)的顺序取10粒稻米中心的DN值，以10次的截尾平均数(去掉一个最高值和最低值求取平均数)作为每个高光谱图像的DN值，代入式(1)中得到样本各个部分不同波段高光谱图像的相对反射率(R)，求其平均值，表示此波段下样本的相对反射率(R)。绘制3次重复实验的400~720nm的相对反射率(R)曲线，如下图所示。

相对反射率曲线

结合3次实验的图像可以看出，通过在不同波段下探测反映出不同的反射率，3种样品曲线总体趋势相同，但不同品种之间的相对反射率有所差异，本实验中3种样品的相对反射率从图中明显可以看出样品3>样品2>样品1，3种样品均会在480~550nm产生一个较为明显的特征峰，且在这个波段内，样品的相对反射率差异最为明显。

结论

对不同波段的高光谱图像进行分析，分别得到了3条互有差异的相对反射率曲线，基于相对反射率曲线，在可见光波段实现了水稻品种的区分。反射率大小的差异可能与不同来源和生长条件(温度、降雨量和光照时间)的水稻的水分和蛋白质含量及其他成分的不同有关。

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审核编辑黄宇