[發(fā)明專(zhuān)利]基于近紅外光譜和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810236223.2
• 申請(qǐng)日: 2008-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101419166A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳全勝;趙杰文;蔡健榮;黃新奕;鄒小波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/47
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/47;G01N21/84;G01N33/02
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所
• 代理人: 盧亞麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種針對(duì)茶葉品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)方法，特指基于近紅外光譜和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的茶葉品質(zhì)無(wú)檢測(cè)方法及其裝置。

背景技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，茶葉品質(zhì)檢測(cè)主要有感官評(píng)判和理化分析兩種方法。感官評(píng)判是由訓(xùn)練有素的專(zhuān)業(yè)評(píng)審人員對(duì)茶葉的外觀、香味和滋味等感官指標(biāo)進(jìn)行逐一評(píng)判來(lái)鑒別名優(yōu)茶的真?zhèn)危说母杏X(jué)器官的靈敏度受到經(jīng)驗(yàn)、性別、精神狀態(tài)、身體狀況甚至地域環(huán)境等外界因素的干擾而改變，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。理化分析方法是利用化學(xué)分析的手段分析茶葉中的茶多酚、咖啡堿和自由氨基酸等有效成分含量來(lái)檢測(cè)茶葉的品質(zhì)。雖然理化分析方法的結(jié)果客觀可信，但其步驟煩瑣、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、檢測(cè)費(fèi)用高，不利于茶葉流通過(guò)程中的快速檢測(cè)。近年來(lái)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在茶葉品質(zhì)檢測(cè)上得到了越來(lái)越多的關(guān)注。

從所采用的技術(shù)手段看，目前，茶葉的品質(zhì)檢測(cè)所采用的無(wú)損檢測(cè)方法主要有近紅外光譜分析技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)等。但從目前所采用的技術(shù)手段及數(shù)據(jù)處理方法上看，它們都有一定的局限性。經(jīng)過(guò)檢索，近紅外光譜在茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)上，僅有國(guó)內(nèi)一篇相關(guān)專(zhuān)利(未授權(quán))，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?00710069114.1，專(zhuān)利名稱(chēng)為：基于近紅外光譜技術(shù)無(wú)損測(cè)量茶葉中茶多酚含量的方法；機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)上，僅有相關(guān)的論文，但還沒(méi)有檢索到相關(guān)的專(zhuān)利文獻(xiàn)；在基于近紅外光譜和機(jī)器視覺(jué)信息融合技術(shù)的茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)方面，這是一個(gè)全新的思路，沒(méi)有相關(guān)的專(zhuān)利文獻(xiàn)。

反映茶葉的品質(zhì)指標(biāo)是多方面的，既有外部品質(zhì)指標(biāo)(色澤和外形等)，又有內(nèi)部理化指標(biāo)(多酚類(lèi)、氨基酸和咖啡因等含量)。在茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)方面，單一的檢測(cè)手段一般不能全面地描述茶葉品質(zhì)，如近紅外光譜可以很好地表征茶葉的內(nèi)部品質(zhì)，但在茶葉外部品質(zhì)特征的描述上，往往顯得無(wú)能為力；機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能很好地表達(dá)茶葉的外部品質(zhì)特征，但無(wú)法獲取反映茶葉內(nèi)部理化指標(biāo)的特征信息，信息反映的側(cè)重點(diǎn)不同所帶來(lái)的局限性必然影響到結(jié)果的客觀性和穩(wěn)定性。所以，如何充分利用各種檢測(cè)方法的長(zhǎng)處，取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高檢測(cè)的全面性、可靠性和靈敏度，是茶葉品質(zhì)快速無(wú)損檢測(cè)一個(gè)新的研究趨勢(shì)。

多傳感信息融合就是充分利用多種傳感信息資源，得到描述同一對(duì)象不同品質(zhì)特征的大量信息。依據(jù)某種準(zhǔn)則對(duì)這些信息進(jìn)行分析、綜合和平衡，以期獲得若干個(gè)最佳簡(jiǎn)化的綜合變量。與單一檢測(cè)手段相比，它具有信息量大、容錯(cuò)性好以及與人類(lèi)認(rèn)知過(guò)程相似等優(yōu)點(diǎn)。因此，有必要研制出一種基于近紅外光譜和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)方法和裝置，以提高茶葉產(chǎn)品在產(chǎn)、供、銷(xiāo)等環(huán)節(jié)的檢測(cè)水平，以此督促茶葉企業(yè)生產(chǎn)出高效、優(yōu)質(zhì)、安全的茶葉產(chǎn)品，維護(hù)消費(fèi)者的利益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種基于近紅外光譜和機(jī)器視覺(jué)信息融合技術(shù)的茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)方法及其裝置。通過(guò)近紅外光譜裝置采集得到能反應(yīng)茶葉內(nèi)在特征(茶葉的多酚類(lèi)、游離氨基酸、植物堿和蛋白質(zhì)含量)的光譜信息和能反應(yīng)茶葉外觀特征(茶葉的色澤、形狀和紋理)的圖像信息，再將這些信息特征相互融合與知識(shí)庫(kù)中專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，建立判別模型對(duì)茶葉的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)判。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)的：

一種基于近紅外光譜和機(jī)器視覺(jué)信息融合技術(shù)的茶葉品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)方法，是：

(1)首先建立知識(shí)庫(kù)：

對(duì)所需測(cè)定的茶葉樣本，根據(jù)茶葉品質(zhì)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，先對(duì)其中一部分樣品進(jìn)行感官評(píng)定，并對(duì)它們進(jìn)行常規(guī)的理化分析，建立與茶葉品質(zhì)質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)；利用近紅外光譜儀和CCD攝像頭同時(shí)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(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)模擬人的大腦對(duì)能圖像信息和光譜信息進(jìn)行處理、融合，并與前面建立的數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行模式識(shí)別處理，從而在計(jì)算機(jī)中形成能夠決定被測(cè)茶葉樣本品質(zhì)質(zhì)量的優(yōu)劣、等級(jí)及合格與否的不同規(guī)格質(zhì)量的知識(shí)庫(kù)；

(2)然后進(jìn)行樣本測(cè)試：

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

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

③計(jì)算機(jī)對(duì)所提取的特征信號(hào)進(jìn)行融合和模式識(shí)別處理，給出被測(cè)茶葉樣本品質(zhì)的優(yōu)劣、等級(jí)及合格與否的識(shí)別結(jié)果；識(shí)別結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示出來(lái)，本輪測(cè)試結(jié)束。