[發明專利]漫透射光譜與圖像信息融合的蜜瓜內部品質在線檢測方法與裝置

無效

• 申請號: 201410011464.2
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103792235A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 田海清;劉宇;陳亞莉;韓寶生;劉超;張德虎;王輝
• 申請（專利權）人: 內蒙古農業大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/359
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 趙永偉

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技術領域

本發明涉及蜜瓜內部品質在線無損檢測方法及裝置，尤其涉及采用漫透射光譜與圖像信息融合的蜜瓜內部品質在線檢測方法與裝置。?

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背景技術

蜜瓜是西北地區重要的經濟作物，長期以來，蜜瓜銷售過程中成熟度和品質劃分只是采用傳統的人工法或破壞性抽樣檢測，耗時費力，主觀因素影響大，檢測和分級粗放，造成良莠混雜，降低了該果品的市場競爭力和銷售價格。解決蜜瓜存在的上述問題不能單純依靠培育新品種、改善種植和儲運條件，而是更要注重在商品化過程中的品質檢測和分級處理技術。?

品質分級是蜜瓜商品化處理的重要環節，決定蜜瓜品質的主要指標是其內部品質指標（糖度、硬度），但在采用漫透射光譜技術在對其進行內部品質檢測時，光譜信息中不僅包含其內部品質信息，也包含其外部特征信息，如形狀、大小信息，而蜜瓜形狀、大小的差異對漫透射光譜存在明顯影響，進而影響品質檢測精度。目前，還沒有可靠的從漫透射光譜中消除這些影響的方法。因此，如在對蜜瓜的漫透射光譜分析時，知道其形狀、大小信息，進而在建立檢測模型時，考慮形狀、大小對光譜的影響，定可提高檢測精度。圖像對水果的外觀特征快速無損檢測具有獨特優勢，不僅可檢測蜜瓜的形狀、大小，而且可檢測其外觀顏色特征，而顏色特征又與蜜瓜的內部品質具有一定的相關性。因此，如將光譜信息與圖像信息融合，借助多傳感器信息融合取長補短、比單一傳感器更優越的性能進行蜜瓜內部品質的檢測，不僅可解決蜜瓜形狀、大小差異對檢測精度的影響問題，也可利用蜜瓜的外觀顏色特征與其內部品質具有相關性的特點提高檢測精度，同時也克服了圖像無法深入蜜瓜內部進行品質指標精確檢測的不足。因此，開展基于蜜瓜漫透射光譜與圖像信息融合的內部品質檢測方法與裝置研究具有重要意義。?

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發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種漫透射光譜與圖像信息融合的蜜瓜內部品質在線檢測方法及其裝置，本發明的技術方案是：一種漫透射光譜與圖像信息融合的蜜瓜內部品質在線檢測方法，包括建立蜜瓜內部品質無損檢測模型和蜜瓜樣品內部品質進行在線檢測的步驟，具體如下：?

(1)?建立蜜瓜內部品質無損檢測的模型：

a、對批量蜜瓜樣品進行在線漫透射光譜以及蜜瓜正面與側面的圖像采集；

b、對采集的樣品光譜進行校正預處理；

c、提取品質指標糖度、硬度敏感光譜信息，建立特征波段的模型；

d、對采集到的蜜瓜圖像進行預處理，提取品質指標糖度、硬度敏感顏色特征子集；

e、計算蜜瓜體積；

f、計算蜜瓜的果形指數；

g、將顏色特征子集、體積、果形指數作為圖像特征變量與光譜信息進行融合，建立蜜瓜內部品質的在線檢測模型。

(2)建立好蜜瓜內部品質在線檢測模型后，對未知蜜瓜樣品內部品質進行在線檢測：?

a、將蜜瓜水平放置在輸送裝置的拖環上，勻速平穩向前運動；

b、當蜜瓜到達漫透射光譜采集室時，采集室內置的激光傳感器輸出一個蜜瓜到達反饋信號到信號控制單元，由信號控制單元發出命令觸發近紅外光譜儀，近紅外光譜儀開始采集被測蜜瓜的光譜信息，蜜瓜通過后，激光傳感器輸出一個蜜瓜離開反饋信號到信號控制單元，由信號控制單元發出命令停止近紅外光譜儀工作；

c、當蜜瓜到達蜜瓜圖像采集室時，圖像采集室內的激光傳感器輸出一個蜜瓜到達反饋信號到信號控制單元，由信號控制單元發出命令觸發兩部工業相機，兩部工業相機分別采集被測蜜瓜的正面圖像信息與側面圖像信息，蜜瓜通過后，圖像采集室內的激光傳感器輸出一個蜜瓜離開反饋信號到信號控制單元，由信號控制單元發出命令停止工業相機工作；

d、將采集到的光譜與圖像信息輸入到步驟（1）中所建立的蜜瓜內部品質在線檢測模型中，得到被測蜜瓜的內部品質，進而判斷蜜瓜等級；

一種漫透射光譜與圖像信息融合的蜜瓜內部品質在線檢測方法的裝置，包括輸送裝置、信號控制單元、漫透射光譜采集裝置、蜜瓜圖像采集裝置和計算機，所述的輸送裝置的傳送帶設置有盛放蜜瓜的拖環，每一拖環均依次穿過蜜瓜圖像采集裝置的圖像采集室和漫透射光譜采集裝置的光譜采集室；圖像采集室內的激光傳感器和兩個工業相機、光譜采集室內的激光傳感器、近紅外光譜儀均通過信號控制單元與安裝有蜜瓜內部品質檢測軟件系統的計算機相連接。