[發明專利]基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法

在審

• 申請號: 201710273539.8
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106940292A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 鄭磊;魏本強;劉長虹;余俊杰;劉偉;任少偉;欒桂松
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;三只松鼠股份有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及無損檢測方法領域，具體是一種基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法。

背景技術

巴旦木含有豐富的生物活性物質如維生素E、精氨酸、纖維、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸以及其他微量元素，對心臟相關疾病、癌癥和2型糖尿病有一定的預防作用，加上香味和口感獨特，因此成為國內外消費和貿易的重要經濟作物。

受高溫、高濕環境影響，采摘后的巴旦木易受害蟲侵染，并且巴旦木的蟲蛀現象很復雜，不同于板栗，表面有蟲孔，幼蟲會直接啃食果仁而不啃食果皮，這些傷口有的能暴露出來，有的則被隱藏，肉眼無法識別。為了發現早期的蟲蛀現象，消除潛在風險，有必要將蟲蛀巴旦木分等級鑒別。在巴旦木產品加工之前通過篩選，剔除蟲害的堅果，可以減少貯運期間的損失，最大限度地保持營養、新鮮程度及食用安全性，增加對消費者的吸引力，同時及時處理輕微蟲蛀的巴旦木，防止進一步侵染，降低潛在風險。目前，我國商品化巴旦木的蟲蛀堅果鑒別存在耗時費力、速度慢、結果不穩定等問題，因此，在巴旦木的加工過程中迫切需要一種便捷、快速的鑒別方法。

多光譜成像是近年來廣泛采用的一種快速無損檢測技術，與傳統高光譜成像技術相比，多光譜成像技術避免了海量的光譜特征數據，更適合于農產品品質的實時在線檢測。目前，在農產品的無損檢測中機器視覺、近紅外光譜等已初步應用在工業在線檢測，但用于內部瑕疵檢測的相關商業化設備較少。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，以解決現有技術沒有應用于巴旦木內部瑕疵檢測的多光譜成像技術的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)基于多光譜成像技術獲取正常巴旦木樣本和蟲蛀巴旦木樣本的光譜圖像信息；

(2)依據蟲蛀程度，將蟲蛀果進一步分為輕微和嚴重蟲蛀兩個等級，鑒別不同蟲蛀程度的巴旦木。

(3)分別對正常巴旦木樣本和蟲蛀巴旦木樣本的光譜圖像信息依次進行去噪處理、背景剔除、圖像分割后，獲得正常巴旦木樣本、蟲蛀巴旦木樣本的果殼光譜圖像信息；

(4)利用步驟(3)中的原始光譜數據，結合支持向量機(SVM)回歸法建立正常巴旦木樣本、蟲蛀巴旦木樣本的果殼光譜圖像信息的分析模型。原始數據里記錄了每個巴旦木樣品的特征分量，不同類別的樣品分別給出類別標簽，首先將樣本隨機分為兩組，一組作為訓練集，一組作為測試集，之后用訓練集訓練分類器，可以得到分類模型，再用得到的模型對測試集進行類別標簽預測，從而實現對蟲蛀巴旦木的快速無損鑒別。

所述的基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，其特征在于：步驟(1)中，選取的正常巴旦木樣本和蟲蛀巴旦木樣本外形均是完整的。

所述的基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，其特征在于：步驟(1)中的多光譜成像技術由多光譜測量儀實現，并采用多光譜測量儀包含405～970nm范圍內19個特征波長的光譜波段(405,435,450,470,505,525,570,590,630,645,660,700,780,850,870,890,910,940,970nm)，以獲取正常巴旦木樣本和蟲蛀巴旦木樣本的光譜圖像信息。

所述的基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，其特征在于：步驟(3)中，采用VideometerLab軟件進行去噪處理。

所述的基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，其特征在于：步驟(3)中，采用典型判別分析和閾值設定完成背景剔除和圖像分割。

所述的基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，其特征在于：步驟(4)中，采用支持向量機回歸法建立正常巴旦木樣本、蟲蛀巴旦木樣本的果殼光譜圖像信息的分析模型。

本發明針對巴旦木復雜的蟲蛀情況，介紹了一種基于多光譜成像技術的蟲蛀巴旦木原料快速無損鑒別方法，即利用多光譜成像技術獲取巴旦木果殼信號，將獲取的巴旦木光譜圖像經由圖像分割、數據分析和計算機建模，實現對蟲蛀巴旦木的快速無損鑒別。此法具有操作簡便、快速、無破損等優點，有利于巴旦木的精細化生產，滿足消費者對高品質堅果的追求。