[發明專利]一種西瓜成熟度檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710024720.5
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106525892B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 涂兵;黃思源;張國云;吳健輝;郭龍源;歐先鋒;何偉;盛羿博;楊先暢;何丹冰
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N23/00
• 代理公司: 岳陽市大正專利事務所43103
• 代理人: 皮維華

技術領域

本發明涉及農產品指標測量，尤其涉及一種檢測西瓜成熟度的裝置及方法。

背景技術

在農業西瓜種植調查中，西瓜成熟程度的測量在西瓜收種、瓜農挑瓜中具有重要的作用。目前，對西瓜成熟度的檢測主要通過瓜農的個人經驗判斷，但由于人工檢測存在耗時長、誤差大，從而導致效率低，并且難以通過人工完成大規模樣本數據的精確檢測，一旦經驗式判斷出現失誤，容易導致大面積的半熟瓜、未熟瓜提前上市。半熟瓜、未熟瓜的提前上市一方面對西瓜本身造成了損傷；另一方面對瓜農造成了巨大的經濟損失，對消費者而言將會影響到本地瓜的信譽，且食用未熟或半熟瓜對人而言會存在一定的危害，也會對將來的西瓜市場造成不良影響。

發明內容

為了實現在無損條件下對西瓜進行成熟度檢測，本發明的目的在于：提供一種能在無損條件下，對西瓜成熟度進行快速檢測，并能采集大量西瓜樣本數據的西瓜成熟度檢測方法及裝置。

本發明所采用的技術方案是：一種西瓜成熟度檢測裝置，包括機械爪、測重盤和測重底座，機械爪位于測重盤四周，其特征在于：所述機械爪的爪頭安裝有微型射頻接收器，機械爪的爪臂上裝有被掃場線圈纏繞的電磁鐵，在測重盤和測重底座之間設有微型射頻振蕩器，在測重底座前設有一顯示屏，所述微型射頻振蕩器、電磁鐵組成成像設備，所述微型射頻接收器與計算機相連，所述微型射頻接收器將成像信號傳給計算機模塊處理并由顯示屏顯示檢測結果，所述計算機模塊包括參數設置模塊、圖像獲取模塊、圖像處理模塊以及西瓜成熟度計算模塊，所述參數設置模塊用于設定電磁鐵的磁場強度參數、微型射頻振蕩器和微型射頻接收器的射頻參數；所述圖像獲取模塊用于獲取西瓜核磁共振成像圖和C核、H核質譜圖；所述圖像處理模塊用于處理核磁共振成像圖和C核、H核質譜圖；所述西瓜成熟度計算模塊用于自動計算西瓜的成熟度。

本發明所述機械爪的爪頭為吸盤狀爪頭。

本發明所述機械爪為3條或3條以上。

本發明采用的西瓜成熟度的檢測方法包括以下步驟：

（1）調整機械臂，將待測西瓜放置到測重底座上，并使其充分展開包裹待測西瓜；

（2）設定電磁鐵的磁場強度參數、微型射頻振蕩器的射頻參數、微型射頻接收器的射頻參數；

（3）由微型射頻振蕩器向待測西瓜發射電磁波信號，所述電磁波信號通過待測西瓜后由微型射頻接收器接收并輸送到計算機，經分析得到核磁共振成像圖和C核、H核質譜圖；

（4）提取步驟（3）中的質譜圖，并分析波峰類型，得到蔗糖和果糖波峰位置，通過對蔗糖和果糖的波形進行積分得到其面積，得到甜度比數據；

（5）提取步驟（3）核磁共振成像圖中瓜瓤顏色特征，再結合步驟（4）中測得的甜度比，根據樣本庫顏色特征和甜度比數據，采用SVM方法訓練的分類模型，通過SVM方法預測得到西瓜的成熟度。

所述步驟（4）的具體過程是：先使用FFT算法進行濾波，消除干擾物質所產生的波形毛刺對待測物的干擾，再使用smoothts函數中的高斯窗口對步驟（3）中所得C核、H核質譜圖濾波，對濾波后的波形進行平滑處理，接著對蔗糖和果糖波形進行積分得到其面積，然后將蔗糖和果糖波形的積分面積相比得到摩爾比，從而進一步得到質量比和甜度比。

所述步驟（5）的具體過程是：先對步驟（3）中的核磁共振成像圖進行灰度級的彩色變換法處理得到偽彩色圖像，再使用顏色直方圖進行顏色特征提取，再結合步驟（4）中得到的甜度比，將上述甜度比和顏色特征輸入訓練好的SVM模型中得到西瓜成熟度。

本發明裝置和方法通過核磁共振成像來測量西瓜數據，不會對被測瓜體造成損傷，適合大量西瓜樣本數據的采集，且本發明裝置較小巧，攜帶和使用方便；且使用FFT算法和smoothts函數的高斯窗口濾波能夠提高甜度比的檢測精度，得到的結果準確率和工作效率大大提高，實現了西瓜的快速、便捷、無損成熟度檢測。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的工作流程圖；

圖中，1是微型射頻接收器，2是微型射頻振蕩器，3是測重底座，4是測重盤，5是被掃場線圈纏繞的電磁鐵，6是機械爪，7是顯示屏，8是計算機。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明，但是本發明不僅限于以下具體實施方式。