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杨梅（Myrica rubra cv.Dong Kui Orient Pearl）是浙江省一种重要的水果经济作物,具有很高的营养价值,但是杨梅果实的无表皮保护特征使得对杨梅采摘、检测、运输和贮存等环节要求较高,否则会对其品质产生影响,进而降低经济效益。目前杨梅品质检测主要通过人工识别分类,费时费力,并且检测过程中容易造成杨梅堆积,产生腐烂等,因此需要一种快速无损检测方法,能够准确快速对杨梅品质（大小、糖度、酸度）进行检测分类。基于上述问题,本文通过开展系统实验,基于双目视觉图像和高光谱图像建立杨梅的品质（大小、糖度、酸度）检测模型与验证。但高光谱检测成本较高,不适用于杨梅产业中的实际应用,针对这个问题,提出一种适用于杨梅品质检测光谱图像采集低成本化的方法,通过同步校正方法将糖酸度特征波段RGB图像转化为光谱图像,能够完成对杨梅的品质检测,将检测方法数据采集传感器由高光谱传感器降低为RGB图像传感器,大大降低了检测成本。最后,基于上述方法,开发一种低成本便携式杨梅品质检测仪,能够对杨梅的糖酸度检测,完成品质检测。本文实验和研究主要包含以下几个方面:（1）开展系统实验获得研究数据。通过设计并开展实验获取用于构建杨梅检测模型实验数据,以及用于检测低成本化的光谱仪同步校正实验数据。杨梅检测模型实验包括:（1）基于图像视觉的杨梅品质检测实验,目的是通过RGB图像建立杨梅品质检测模型,实验共采集不同品质杨梅树上图像6000张;（2）基于双目视觉的杨梅双目图像采集实验,目的是通过双目图像对杨梅品质参数——大小进行测量,实验共采集200个杨梅样本的双目图像;杨梅的高光谱检测模型构建实验,目的是对杨梅品质参数——糖度和酸度的相关组分和组分敏感光谱特征进行挑选,并建立光谱特征与组分间拟合模型,实验包括:（3）杨梅的光谱图像采集,共采集200个样本光谱图像;（4）杨梅品质相关化学组分测定,通过化学方法测定200个杨梅样本中花青素、还原糖、总糖含量以及PH值。低成本方法研究实验包括:（1）同步校正模型数据采集实验,目的是建立非成像/成像光谱的同步校正模型,通过白板和光照度计分别采集非成像/成像光谱入射辐亮度数据和对应的同步光照度值,其中光照强度范围20000-100000lux,包括正常晴朗天气的光照强度范围;（2）同步校正模型验证实验,目的是对建立同步校正模型的应用精度进行验证,分别采集植被、水体和土壤三种常见遥感地物的非成像/成像反射辐亮度以及标准光谱。这些实验为后续杨梅品质检测模型的构建和低成本化研究提供数据基础。（2）杨梅品质检测机理研究。包括图像视觉与高光谱的杨梅品质检测。图像视觉的杨梅品质检测基于实验（1）采集杨梅RGB图像,通过Faster R-CNN算法的深度学习进行杨梅目标识别及品级分级,其结果:在不同环境条件下,杨梅果实识别都具有较高精度,但品级检测结果精度较低。高光谱的杨梅品质检测包括杨梅大小和糖酸度检测两部分,其中大小检测基于双目视觉算法对实验（2）中杨梅双目图像进行处理,通过处理后的深度图对杨梅大小进行检测,具有理想的效果,验证结果RMSE为0.183,RRMSE为5.59%;糖酸度检测基于实验（3）和（4）采集数据,通过相关性分析,分别选择还原糖和PH值作为糖度和酸度的相关化学组分,及对应的光谱特征分别为610nm和570nm波段,进一步建立特征波段反射率与还原糖含量及PH值的检测模型,具有理想的效果,模型验证RMSE分别为1.399和0.1329.（3）杨梅品质检测方法的低成本化研究。本部分拟通过降低特征波段的光谱分辨率及同步校正,将特征波段的RGB图像转换为光谱反射率图像,达到杨梅品质检测的低成本化目的,并通过搭载特征波段滤光片的RGB相机系统进行验证。特征波段的光谱分辨率降低研究中,分别将检测模型中糖度和酸度的4nm特征波段与以该波段为中心的32nm波段光谱反射率进行一致性分析,RMSE分别为0.0023及0.0021,反射率进一步用于检测糖度和酸度的验证RMSE分别为0.04及0.001,说明将特征波段的光谱分辨率由4nm降低为32nm是可行的。同步校正研究中,建立非成像/成像光谱仪每个波段入射辐亮度和同步光照度值间拟合模型,R2均位于0.95-0.99之间,测试集RMSE均位于0.035以内,并通过三种地物进行验证,其中非成像光谱每个波段相对误差均在5%以内,成像光谱450-720nm波段相对误差均在5%以内,720-900nm波段相对误差在10%-25%以内。在以上研究的基础上,通过分别搭载两个糖度和酸度特征波长滤光片的两个工业相机分别采集30nm特征波段灰度图像,分别建立两个相机的同步校正模型,模型R2分别为0.98和0.99。基于相机同步校正模型,重建杨梅特征波段光谱图像,并对糖酸度检测结果进行验证,糖度和酸度的验证精度RRMSE分别为14.29%和4.64%。（4）低成本杨梅果实品质检测仪开发。基于上述研究,开发一种低成本杨梅品质检测仪器。与（3）中滤光片+自然光源的特征波段信息采集方式不同,本仪器通过控制光源波长进行采集,光源采用仪器内置LED光源,波长分别为糖度和酸度特征波长,带宽均为30nm。光照数据采集通过光照度模块采集,并通过芯片内同步校正模型及糖酸度检测模型获得杨梅的特征波长反射率及糖酸度,完成杨梅品质检测。本文主要对基于高光谱的杨梅无损品质检测方法进行研究,并进一步将该检测方法低成本化,开发一种低成本杨梅品质检测仪,实现了低成本快速无损检测杨梅品质的功能,在兼顾高光谱检测的高精度特征下,将检测成本由几十万降低为几千,具有很大的应用空间。