[發(fā)明專利]基于近紅外光譜和機器視覺技術的茶葉品質(zhì)無損檢測方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810236223.2
• 申請日: 2008-11-18
• 公開（公告）號: CN101419166A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 陳全勝;趙杰文;蔡健榮;黃新奕;鄒小波
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/84;G01N33/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 盧亞麗

1.一種基于近紅外光譜和機器視覺技術的茶葉品質(zhì)無損檢測方法，其特征是：

首先建立知識庫：

對所需測定的茶葉樣本，根據(jù)茶葉品質(zhì)檢測的標準，先對其中一部分樣品進行感官評定，并對它們進行常規(guī)的理化分析，建立與茶葉品質(zhì)質(zhì)量相關的數(shù)據(jù)庫；利用近紅外光譜儀和CCD攝像頭同時獲取這些樣品的光譜和圖像信息數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳入計算機；計算機模擬人的大腦對圖像信息和光譜信息進行處理、融合，并與前面建立的數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來進行模式識別處理，從而在計算機中形成能夠決定被測茶葉樣本品質(zhì)質(zhì)量的優(yōu)劣、等級及合格與否的不同規(guī)格質(zhì)量的知識庫；

然后進行樣本測試：

①在穩(wěn)定的條件下對待測茶葉樣本進行光譜和圖像信息數(shù)據(jù)的采集，分別將信息送至計算機；

②將系統(tǒng)采集得到的數(shù)據(jù)進行預處理后，分別提取能表達茶葉外部品質(zhì)的圖像特征和能表達茶葉內(nèi)部品質(zhì)的光譜特征；

③計算機對所提取的特征信號進行融合和模式識別處理，給出被測茶葉樣本品質(zhì)的優(yōu)劣、等級及合格與否的識別結(jié)果；識別結(jié)果通過計算機顯示出來，本輪測試結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜和機器視覺技術的茶葉綜合品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，步驟①中所述的光譜和圖像信息數(shù)據(jù)的采集；是將待測茶葉樣本稱取10克左右，均勻地平鋪在玻璃容器中，然后將其置于光源箱內(nèi)；CCD在上方進行茶葉樣本的圖像數(shù)據(jù)采集；近紅外光譜儀通過Y型光纖與漫反射式密閉光箱相連接，基于漫反射的近紅外光譜信號通過Y型光纖進入近紅外光譜儀；采集得到的圖像和光譜信息分別通過各自數(shù)據(jù)采集卡傳輸至計算機。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜和機器視覺技術的茶葉綜合品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，步驟②原始數(shù)據(jù)的預處理和特征信息的提取；是選擇6500-5300cm^-1范圍內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)進行分析；采用標準正態(tài)變量變換方法對光譜數(shù)據(jù)進行預處理；CCD采集得到的原始原始數(shù)據(jù)是以RGB存放的數(shù)字圖像，首先找到原始圖像中心像素位置，以該像素為中心，截取其周圍400×400的鄰域作為目標圖像區(qū)域；光譜信息特征提取通過主成分分析提取前幾個主成分得分向量作為光譜信息的特征變量，圖像信息的特征提取是對預處理后平鋪茶葉圖像，在RGB空間分別提取三個顏色分量的均值和各自方差共6個變量來描述茶葉的色澤特征，然后再提取描述茶葉的外部形狀特征的平均灰度級，標準方差，平滑度，三階矩，一致性和熵6個基于灰度統(tǒng)計矩的紋理變量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜和機器視覺技術的茶葉綜合品質(zhì)無損檢測方法，其特征在于，步驟③所說的計算機對所提取的特征信號進行融合和模式識別處理，就是將提取得到光譜信息特征和圖像信息特征在特征層上進行融合，然后再結(jié)合已經(jīng)建立的知識庫，通過模式識別的方法對茶葉樣本一個綜合評價。

5.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜和機器視覺技術的茶葉品質(zhì)無損檢測方法的裝置，其特征在于，該裝置由近紅外光譜系統(tǒng)、機器視覺系統(tǒng)和信息融合和模式識別系統(tǒng)組成；其中，機器視覺系統(tǒng)由CCD攝像頭(4)、圖像采集卡(6)、漫反射式密閉光箱(2)和光源(3)組成，CCD攝像頭(4)和光源(3)被固定在漫反射式密閉光箱內(nèi)部，圖像采集卡(6)固定在計算機(10)內(nèi)部；近紅外光譜系統(tǒng)包括近紅外光譜儀(8)、Y型光纖(9)和光譜采集卡(7)，Y型光纖(9)是將近紅外光譜儀(8)與漫反射式密閉光箱中的樣品池(1)連接，光譜采集卡(7)固定在計算機內(nèi)部；信號融合與模式識別系統(tǒng)是用于原始圖像信息和光譜信息的與處理，特征提取，特征層融合以及模式識別處理；工作時，光源(3)發(fā)出的光在漫反射式密閉光箱(2)中形成漫反射后均勻地照射在茶葉樣本上，CCD攝像頭(4)拍攝茶葉圖像時，通過RS232(5)調(diào)節(jié)CCD攝像頭(4)的景深和焦距，采集得到的圖像信息數(shù)據(jù)通過圖像采集卡(6)傳輸?shù)接嬎銠C(10)；近紅外光譜儀中鹵素燈發(fā)出的光經(jīng)光纖照射到茶葉樣本上，在茶葉內(nèi)部形成漫反射，漫反射出來光經(jīng)Y型光纖(9)進入近紅外光譜儀進行近紅外光譜分析，得到的近紅外光譜信號通過光譜采集卡傳輸?shù)接嬎銠C(10)；計算機內(nèi)信號融合與模式識別系統(tǒng)模擬人的大腦對近紅外光譜數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)進行融合和模式識別處理，最后由計算機決定被測樣品的優(yōu)劣、等級及合格與否的質(zhì)量規(guī)格。