将实验之每一颗荔枝 RGB 变化、HSI 变 图 2 第一实验组荔枝之原始彩色影像 Fig. 2 Original color image of litchis of first experimental group 图 1 荔枝彩色影像撷取系统 Fig. 1 Color image acquisition system of litchi 图 3 为图 1 影像经过彩色座标轴转换的亮度影像 Fig. 3 Intensity image with color HSI transform on Fig.1 应用影像处理检测荔枝果皮之颜色变化 63 会影响处理的结果;图 4 显示出灰阶形态学转换 后的结果,整个影像显 得较平滑(Smooth),黑暗 的杂讯已被消除掉;因此经过取分划值后,分划 出二元影像(Binary) 的结果如图 5 所示,背景或 取像设备所产生的杂讯已明显地被消除,荔枝与 背景明显地被分离出来;图 6 为标示出每一颗实 验荔枝后,以间隙追纵法追踪二元影像中每一颗 荔枝边界(Boundary tracing)的结果;将图 6 的边 界重叠到图 2 之原始影像,其结果如图 7 所示; 计算每一颗荔枝轮廓点的数目即为周长,累计轮 廓内的点数,即可得到该颗荔枝的面积,这些参 数与荔枝的大小有关,可提供品质分级或选别的 参考。 图 6 追踪每一个荔枝边界的影像 Fig. 6 Image after tracing boundary on every litchi 图 4 图 3 中的影像经过形态学平滑化 Fig. 4 Resulting image with morphological smoothing on Fig.3. 图 7 图 6 的边界重叠到图 2 的结果 Fig. 7 Superimpose the boundaries of Fig.6 on Fig.2. 图 8 表示实验 前编号为 1 的 荔枝,该荔枝 RGB 之 平 均 灰 度 值 随 时 间 变 化 时(直 至 褐 化 发 生)与重量变化(将测得的重量值 10)之关系, 图形显示成熟荔枝之红色影像平均灰度值为最 高,这现象与该品种荔枝,成熟时果皮颜色的反 应相类似,也就是荔枝成熟时,肉眼观察到新鲜 荔枝的果皮颜色,以红色部份最为显著,60 颗荔 枝实验结果,重量与 R 部份之相关系数为最高(r B=0.96);而蓝色及绿色影像平均灰度值变化较 小。表 1 表示该荔枝的形状与色彩模式的参数包 图 5 取分划值之二元影像 Fig. 5 Binary image with thresholding 括:平均 RGB、平均 HSI 值、面积、周长、重量 及重量损失率等。 64 农业机械学刊 第8 卷 第1期 1 99 9年3 月 图 9 为该荔枝之平均色相、彩度、亮度值与 重量变化(将测得的重量值 10)变化,显示平 均亮度值变化与重量变化较类似,且接近褐化时 (第四天时) H、I 之变化会渐驱缓和,观察中 也发现平均彩度值之变化较小,与重量变化曲线 相比较,无法反应荔枝水份流失时重量减少的变 化,但平均色相值之变化较大,亦较吻合重量减 少的变化,因此无法使用平均彩度值评估鲜度之 变 化。表 2 为 荔 枝 采 收 后,实 验 之 每 一 颗 荔 枝 HSI 值与重量之相关系数,60 颗荔枝色相 H 对重 量损失变化之平均相关系数为负相关,且相关系 数平均值 rH =- 0.94,标准差 SDH =0.015,而 S 及 I 对重量损失变化之平均相关系数为正相关, S 及 I 之相关系数平均值各别为 rs=0.47、rI=0.85, 表 1 编号为 1 号荔枝的特徵参数 Table 1 Feature parameters of No.1 litchi Time (hour) 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 Red 216.27 212.61 208.94 205.28 201.61 197.95 194.29 192.68 167.18 161.89 156.76 148.41 141.33 134.22 126.25 122.18 124.32 119.50 118.52 117.53 116.54 115.55 114.57 113.77 Green 106.54 104.40 102.25 100.10 97.95 95.80 93.65 89.32 79.07 76.70 77.46 75.91 75.11 74.60 73.77 73.70 76.10 76.75 76.65 76.58 76.70 76.85 76.78 77.64 Blue 101.27 98.74 96.21 93.68 91.15 88.62 86.08 82.89 72.45 68.47 68.51 67.01 65.67 64.32 63.13 62.72 64.23 66.07 65.38 65.10 65.74 65.97 66.15 67.27 Weight (g) 14.88 14.75 14.62 14.48 14.35 14.22 14.08 13.74 13.29 12.94 12.64 12.43 12.20 11.99 11.38 11.70 11.56 11.46 11.34 11.20 11.39 11.22 11.08 10.94 H 10.35 11.29 12.23 13.17 14.11 15.05 15.99 13.30 15.96 20.36 23.52 25.46 29.23 34.81 40.30 44.46 47.83 48.45 51.66 53.50 52.64 53.63 53.68 54.55 S 72.32 73.42 73.42 74.52 75.62 76.72 77.82 78.93 81.21 81.08 84.41 81.87 78.27 73.95 71.55 69.45 69.33 62.32 62.69 62.07 61.45 60.82 60.20 59.32 I 141.36 138.58 135.79 133.01 130.22 127.43 126.04 121.63 106.23 102.35 100.91 97.25 94.71 62.14 88.51 86.20 88.22 87.44 97.30 86.69 86.09 85.48 84.88 93.24 Area (pixel ) 8371 8396 8421 8446 8471 8496 8522 8276 8074 8111 7860 7654 7450 7320 7280 7223 7173 7080 7161 7042 7024 7005 6981 6952 Peri (pixel) 389.27 383.23 379.20 375.17 371.14 367.11 365.09 355.44 354.06 358.41 364.06 356.54 349.21 343.52 340.52 336.75 338.27 343.44 344.47 345.51 346.54 347.58 348.61 346.52 应用影像处理检测荔枝果皮之颜色变化 65 图 8 标记为 1 号荔枝重量(量测值 10)对红、绿、蓝平均灰度值之变化情形 Fig. 8 The effect of weight (measured value 10) on average gray scale of RGB for No.1 litchi 图 9 标示为 1 号荔枝重量(量测值 10)对平均色度、色相及亮度灰度值与之变化情形 Fig. 9 The effect of weight (measured value 10) on average gray scale of HSI for No.1 litchi 66 农业机械学刊 第8 卷 第1期 1 99 9年3 月 表 2 实验用 60 颗荔枝 HSI 平均灰度值与重量变化之相关系数 Table 2 Correlation coefficient between average gray scale of HSI and weight 相关系数 Correl. coefficient L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 L16 L17 L18 L19 L20 L21 L22 L23 L24 L25 L26 L27 L28 L29 L30 H -0.88 -0.95 -0.92 -0.94 -0.94 -0.96 -0.95 -0.96 -0.96 -0.94 -0.90 -0.93 -0.95 -0.94 -0.96 -0.93 -0.90 -0.93 -0.97 -0.97 -0.97 -0.94 -0.88 -0.95 -0.97 -0.94 -0.96 -0.97 -0.94 -0.95 S 0.57 0.66 0.59 -0.10 0.75 0.57 0.81 0.82 0.80 0.80 0.79 0.81 0.43 0.76 0.82 0.22 0.69 0.61 0.61 0.68 0.84 0.76 0.90 0.81 0.51 0.81 0.60 0.89 0.75 0.78 I 0.94 0.86 0.88 0.66 0.90 0.73 0.87 0.84 0.81 0.84 0.81 0.89 0.95 0.93 0.95 0.91 0.82 0.86 0.95 0.88 0.85 0.96 0.94 0.91 0.90 0.92 0.95 0.90 0.94 0.95 相关系数 Correl. coefficient L31 L32 L33 L34 L35 L36 L37 L38 L39 L40 L41 L42 L43 L44 L45 L46 L47 L48 L49 L50 L51 L52 L53 L54 L55 L56 L57 L58 L59 L60 H -0.92 -0.91 -0.96 -0.97 -0.94 -0.96 -0.97 -0.96 -0.97 -0.96 -0.94 -0.96 -0.93 -0.95 -0.93 -0.95 -0.94 -0.92 -0.96 -0.95 -0.94 -0.96 -0.93 -0.93 -0.91 -0.93 -0.95 -0.95 -0.94 -0.91 S -0.18 -0.11 0.56 -0.11 -0.35 0.32 -0.10 0.06 0.46 0.13 0.30 0.48 0.19 0.33 0.29 0.02 0.74 0.59 0.16 0.2 0.53 0.60 0.62 0.55 -0.13 0.33 0.25 0.56 0.42 0.14 I 0.79 0.66 0.87 0.77 0.83 0.87 0.77 0.81 0.84 0.84 0.77 0.82 0.71 0.72 0.58 0.77 0.80 0.64 0.75 0.77 0.62 0.77 0.63 0.70 0.71 0.78 0.75 0.75 0.70 0.73 荔枝编号 No. 荔枝编号 No. 应用影像处理检测荔枝果皮之颜色变化 67 图 10 编号为 1 荔枝的色度对重量损失之回归模式 关系 Fig.10 Relationship of regression model between hue and weight loss for No.1 litchi 图 11 编号