[發明專利]一種基于多光譜成像技術的糧粒內部害蟲檢測裝置

在審

• 申請號: 201510090798.8
• 申請日: 2015-02-28
• 公開（公告）號: CN104749189A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 張紅濤;胡玉霞;羅康;張曉東;孫志勇;譚聯;裴巧;顧波;劉新宇;張恒源
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89
• 代理公司: 北京精金石專利代理事務所(普通合伙) 11470
• 代理人: 嚴令耕

技術領域

本發明公開了一種糧粒內部害蟲無損檢測方法，特指一種基于多光譜成像技術的糧粒內部害蟲檢測裝置。

背景技術

糧食是人類賴以生存和發展的基本物質條件，糧食安全與人類生存、國家安危和社會發展休戚相關。小麥是我國主要的糧食作物之一，既是主要的食物資源，又是重要的工業原料，然而倉蟲的生長和繁殖，可使種子貯藏受到巨大損失，聯合國糧農組織的調查資料表明，全世界每年霉變的糧食損失為3％，蟲害損失為10％，儲糧害蟲危害的糧食可供2億多人一年食用。此外，倉蟲在倉庫中進行危害活動時導致種子的溫度和水分的增加，嚴重威脅著種子貯藏的安全，因此搞好小麥糧倉的害蟲防護工作相當重要。

小麥無堅硬的外殼，皮層較薄且組織松軟，抗蟲性差，易感染蟲害。米象、谷蠹是對麥粒危害較為嚴重的蛀食性害蟲，其成蟲在外部啃食糧粒，雌蟲產卵于麥粒中，隨機分泌粘液密封洞口，產下的卵在胚乳內部發育，幼蟲期都在糧粒內蛀食危害，隱蔽性很強，不易從外部檢測出來。害蟲對小麥的危害不僅是重量損失，蟲糞及其排泄物對糧食也會造成污染，害蟲感染和活動嚴重時甚至導致小麥發熱、霉變，進一步導致小麥品質的下降。可見糧粒內部害蟲造成的危害是相當大的，且檢測是比較困難的。因此，如何發現，并準確、自動檢測糧粒內部的害蟲是非常重要的。

糧粒內部害蟲的檢測，近十多年來一直是糧蟲檢測領域的研究熱點。傳統的糧粒內部害蟲檢測方法有感官檢驗法、伯利斯漏斗法、害蟲碎片檢驗法、懸浮法等。這些方法有一個或多個缺點，如太主觀、復雜繁瑣、不準確、耗時、具有破壞性等。近年來，一些新的檢測方法被用于糧粒內部害蟲的檢測研究，如CT成像法、電導率法、電子鼻法、熱成像法等。

Toews等(2006年)研究應用CT成像法來分析糧粒內部害蟲的侵染，該法需要在糧食樣本中加入植物油以增加圖像的對比度，設備成本過高。Pearson等(2007年)提出利用電導率法檢測糧粒內部的害蟲，該法需壓碎糧粒，無法檢測幼蟲侵染的糧粒。2007年，張紅梅等利用電子鼻傳感器陣列來判斷糧食是否受到害蟲的侵染，該法的樣本準備和采樣的時間過長。2008年，Manickavasagan等通過熱成像儀來判斷每個麥粒是否受到害蟲的侵染，該法檢測過程過于繁瑣，樣本準備時間過長。目前，這些新的檢測方法多數不能檢測侵染程度較低的情況，沒有自動檢測的潛力。

軟X射線成像法、近紅外光譜法和近紅外成像法三種檢測方法，能確定糧粒中由于害蟲造成的物理和化學變化，可用于糧粒的自動檢測。2006年，Fornala等通過分析染蟲糧粒成像膠片的掃描圖像，預測準確率在90％以上。軟X射線成像法可確定早期糧蟲侵染的糧粒，但射線可能給人類帶來健康隱患。Karunakaran等(2005年)通過研究認為近紅外光譜法對于侵染水平比較低的情況，對含蟲糧粒的量化不太可靠。張紅濤等提出利用近紅外成像法檢測糧粒內部害蟲的侵染，設備成本高，識別率有待進一步提高。

綜上所述，國內外關于儲糧害蟲檢測方法層出不窮，傳統的檢測方法操作繁瑣、準確性差，而且還具有破壞性；當前較新的方法對于侵染程度比較低的情況，識別效果不是太好。鑒于以上原因，目前需要一種在害蟲侵染早期就能快速、準確、無損的自動檢測出糧粒內部害蟲的檢測方法，以指導小麥的現代倉儲管理，減少由于未能及時發現及時處理帶來的經濟損失。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有檢測技術的缺陷，提出了一種基于多光譜成像技術的糧粒內部害蟲檢測裝置，可自動獲取多光譜圖像有效信息，構建最優特征空間，建立智能分類模型，對糧粒內部有無害蟲情況進行判別，實現糧粒內部害蟲的實時、準確、無損的自動檢測。

為了解決背景技術中所存在的問題，它包含安裝在糧粒傳輸裝置上的糧粒取樣裝置和機器視覺處理裝置；所述的糧粒取樣裝置包含螺旋輸送機1，該螺旋輸送機1的一端安裝有第一電機2，其另一端的出料口處安裝有網口篩3；所述的糧粒傳輸裝置包含傳送機4，該傳送機4的傳送帶5上安裝有采集盒6，所述傳送機4的一端安裝有相應的第二電機7和位于網口篩3下方的光電傳感器8，其另一端設有收集盒9；所述的機器視覺處理裝置包含位于傳送帶5上方的多光譜相機10，該多光譜相機10的兩側安裝有光源11，其信息輸出端通過導線與計算機12相連；所述第一電機2和第二電機7的控制端分別通過導線與控制箱13相連，所述計算機12與光電傳感器8的信息輸出端分別與控制箱13的信息輸入端相連。

所述采集盒6底部的一端通過鉸軸固定在傳送帶5上，其另一端安裝有可水平支撐在傳送帶5上的支腳14。