[發明專利]一種水果腐敗區域的熱紅外圖像提取系統及方法

有效

• 申請號: 201410828205.9
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104596932A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 鄭文剛;董大明;矯雷子;鮑鋒;李文龍;趙賢德;郎筠
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/95;G06T7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術領域

本發明涉及食品檢測技術領域，尤其涉及一種水果腐敗區域的熱紅外圖像提取系統及方法。

背景技術

探測水果腐敗的常規方法一般是根據感官人為地判斷變質狀態，帶有很大的主觀性，不能實現連續監測，難以定量化。X-ray成像技術和核磁共振成像技術是兩種比較有效的水果擦傷探測技術，但是昂貴的成本致使其很少在實際應用中使用。近紅外反射率成像技術由于探測擦傷成本較低，因此具有很大的發展前景，但是在擦傷探測過程中需要一個主動光源照射水果表面，容易受到果皮顏色及光源裝置的影響。紅外熱成像技術作為測量物體表面發射紅外能量的技術，相對于X-ray成像和核磁共振成像技術成本較低，工作方式靈活，能夠在非破壞非接觸的情況下快速對物體表面溫度進行測量。因此，紅外熱圖像技術在農業與生態領域具有很多的應用。由于水果表面擦傷與完好組織的熱擴散系數不同，導致擦傷與完好組織部位的溫度不同，溫度的差異可以使用紅外熱圖像技術進行探測。標準紅外成像技術容易受到環境的影響，造成檢測結果具有偏差，而紅外偏振成像技術不僅能夠探測目標景物的紅外光強圖像，而且能夠同時獲取目標景物的偏振信息，因此可以顯著提高標準紅外圖像的質量，有效地克服一些特殊自然環境條件帶來的影響。

因此，針對以上不足，需要一種可快速提取與檢測水果腐敗區域的系統及方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供了一種水果腐敗區域的熱紅外圖像提取系統及方法，使得實現對水果腐敗區域的快速提取與檢測。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種水果腐敗區域的熱紅外圖像提取系統，其包括控制單元及在控制單元的一側依次設置的焦平面探測器、旋轉輪、反射鏡系統及黑體；所述反射鏡系統用于對待測水果形成可變化的監測視場；所述黑體設置在待測水果的周圍且處于監測視場的范圍內；所述旋轉輪上設有偏振片和通孔，所述旋轉輪帶動偏振片和通孔在所述反射鏡系統的鏡頭前切換；所述焦平面探測器與控制單元連接，用于獲取監測視場內的熱紅外圖像并反饋至控制單元。

其中，還包括與旋轉輪連接的驅動單元，所述驅動單元用于驅動旋轉輪在所述反射鏡系統的鏡頭前旋轉；所述控制單元與驅動單元連接，用于控制所述驅動單元的啟閉。

其中，所述偏振片的數量為多個，且每個偏振片的偏振角度不同。

其中，所述偏振片與通孔分別沿旋轉輪的徑向均勻布置。

其中，所述偏振片的數量為五個。

其中，所述反射鏡系統包括主鏡和副鏡，所述主鏡位于靠近所述旋轉輪的一側，在主鏡的中心處設有穿孔；所述副鏡與主鏡同軸設置；所述主鏡用于將待測產品的入射光線反射至副鏡上，所述副鏡用于將主鏡反射來的光線再次反射進入所述穿孔內以形成可變化的監測視場。

其中，所述主鏡使用球面鏡，靠近副鏡的一側為凹面；所述副鏡使用凸面鏡，靠近主鏡的一側為凸面。

其中，所述黑體包括第一黑體和第二黑體，所述第一黑體位于待測水果的一側，所述第二黑體位于待測水果的另一側。

此外，本發明還提供一種水果腐敗區域的熱紅外圖像提取方法，其包括如下步驟：

S1、通過反射鏡系統對待測水果的監測視場進行調整；

S2、將不同溫度的黑體置于待測水果的周圍且處于監測視場的范圍內；

S3、通過旋轉輪使通孔及偏振片在反射鏡系統的鏡頭前切換；

S4、利用焦平面探測器獲取原始熱紅外圖像和偏振熱紅外圖像；其中，原始熱紅外圖像為焦平面探測器在通孔切換至鏡頭前時所獲取的圖像，偏振熱紅外圖像為焦平面探測器在偏振片切換至鏡頭前時所獲取的圖像；

S5、通過控制單元將獲取的偏振熱紅外圖像加權平均后，結合原始熱紅外圖像及黑體實時標定技術對圖像進行邊緣提取，從而得到待測水果不同腐敗程度的邊緣及溫度分布。

其中，步驟S1通過調節主鏡和副鏡之間的距離對待測水果的監測視場進行調整。

(三)有益效果