[發明專利]基于電子鼻和機器視覺的茶葉等級快速無損檢測方法

有效

• 申請號: 201910286808.3
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110133049B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 王俊;徐敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01N21/84
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開了一種基于電子鼻和機器視覺的茶葉等級快速無損檢測方法。收集不同等級的龍井茶樣品，分別用電子鼻和機器視覺采集樣品的氣味和圖像信息，提取用于描述不同等級茶葉香氣和外觀的特征值，分別采用特征級融合策略和決策級融合策略基于電子鼻信號和視覺圖像信號建立茶葉等級區分模型。本發明同時考慮了茶葉的香氣和茶葉的外觀對茶葉品質的影響，能夠準確和快速的對茶葉的品質等級進行客觀的評價和鑒別，并且不需要對茶葉樣品進行任何的預處理，具有較高的實際應用和推廣價值。

技術領域

本發明屬于食品領域，涉及一種基于電子鼻和機器視覺的茶葉等級快速無損檢測方法。

背景技術

我國是世界上主要的茶葉生產，消費和出口大國，有著悠久的茶文化歷史和深厚的茶文化底蘊。隨著人們生活水平的逐漸提高，對于茶葉品質的要求也越來越高。由于市場監管不利以及商家利益驅使，名優茶市場時常出現茶葉以次充好，以假亂真的現象，嚴重損害消費者利益并對國內茶文化的發展產生不良影響。人工感官評審通常應用于對茶葉質量等級進行評價，但是評審結果容易受到評審員生理狀態，心理狀態以及評審環境的影響，因此難以滿足當下茶葉品質檢測中對檢測精度以及重復性的要求。

隨著傳感器技術與智能檢測儀器的深入研究與發展，其在茶葉等級品質檢測中的應用也越來越廣泛，與傳統的感官分析相比，智能檢測儀器能夠提供更客觀且精度較高的檢測結果。電子鼻是一種模擬人嗅覺器官而被開發的一種智能檢測儀器，機器視覺則是一種用于模擬人視覺器官的智能檢測儀器，這兩種智能檢測技術都具有檢測時間短和不需要對樣品進行預處理等優點，因此，在茶葉品質等級檢測中有廣泛的應用。它們主要通過獲取茶葉香氣或者茶葉外觀信息來實現對茶葉品質等級的鑒別，但是茶葉品質是由多個因素共同決定的，因此將電子鼻與機器視覺技術進行聯合使用能夠從多個維度更全面的獲取茶葉品質信息，對于茶葉品質等級鑒別有更重大的意義。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于電子鼻和機器視覺的茶葉等級快速無損檢測方法，以解決現有技術存在的鑒別結果主觀性強，檢測時間長以及單一電子鼻或者機器視覺技術提供的結果比較片面的問題。該方法同時考慮了茶葉的香氣和茶葉的外觀對茶葉品質的影響，能夠準確和快速的對茶葉的品質等級進行客觀的評價和鑒別，并且不需要對茶葉樣品進行任何的預處理。

本發明為解決上述技術問題，提出了一種基于電子鼻和機器視覺的茶葉等級快速無損檢測方法，采集不同等級的茶葉樣品，分別用電子鼻采集樣品的氣味信息和機器視覺采集樣品的圖像信息，提取用于描述茶葉的氣味特征值和外觀特征值，分別采用特征級融合策略和決策級融合策略建立茶葉等級區分模型，其中特征級融合具體為：將從電子鼻信號和圖像信號中得到的特征值經過PCA預處理，然后直接串聯作為原始數據輸入，采用支持向量機建立茶葉品質區分模型；決策級融合具體為：將經過PCA處理后的電子鼻信號特征與圖像信號特征分別作為支持向量機模型的輸入，建立基于電子鼻特征信息的茶葉等級區分模型與基于視覺圖像信息的茶葉等級區分模型，將依據這兩個區分模型得到的鑒別結果串聯融合形成新的特征矩陣，然后基于融合信息的特征矩陣，采用多元邏輯回歸建立最終的茶葉品質等級區分模型。

進一步地，所述的茶葉等級根據國家標準(GB/T 23776-2009,2377)確定。

進一步地，所述的電子鼻采集樣品的氣味信息，其步驟如下：將待檢測茶葉樣品5g放入500mL燒杯中，密封，室溫靜置60min，使燒杯中的頂空氣體達到飽和，然后用電子鼻抽取頂空氣體進行檢測，抽取頂空氣體的流速、抽取時間和電子鼻清洗時間分別為200mL/min、70s和70s。

進一步地，所述的機器視覺采集樣品的圖像信息，其步驟如下：將經過電子鼻檢測后的茶葉樣品放入機器視覺圖像采集系統以獲取茶葉的視覺圖像信息，該機器視覺圖像采集系統主要包括樣品臺、CMOS工業相機、LED光源系統和電腦。

進一步地，所述的氣味特征值由電子鼻傳感器信號的第35s值、第70s值和面積值組成。