[發明專利]一種基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010823837.1
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111982835A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 任玉;蔡紅星;劉曉慧;周浩;劉禹辰;陳曉東;姚治海
• 申請（專利權）人: 吉林求是光譜數據科技有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/27;G01N21/359
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石連志

1.一種基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于：所述檢測裝置上方設置水果支架，可放置待測水果樣品；檢測裝置內部設置光源、采用硅基多光譜芯片的多光譜相機、檢測模塊，所述的多光譜相機與所述檢測模塊連接；

所述多光譜相機以所述水果支架放置的待測水果樣品為原點，多光譜相機與所述光源形成一個夾角；

所述多光譜相機采集經光源照射待測水果樣品后的散射多光譜圖像數據并輸入檢測模塊，所述檢測模塊根據接收的多光譜圖像數據檢測待測水果樣品的糖度。

2.根據權利要求1所述的基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于，所述的水果支架為不透光的軟質材料，呈上大下小的喇叭口型，供放置水果并與水果表面緊密接觸，使水果下方的檢測裝置內部形成相對暗光環境，阻斷外部光線干擾。

3.根據權利要求2所述的基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于，所述的檢測模塊包括圖像采集模塊、糖度多光譜數據庫、糖度識別匹配模塊；

所述的圖像采集模塊，用于采集并儲存所述多光譜相機獲取的多光譜圖像并進行光譜數據計算；

所述的糖度多光譜數據庫，用于儲存不同品種水果的各糖度等級的多光譜數據，用于與待測水果樣品的多光譜圖像數據的比對；

所述的糖度識別匹配模塊，用于將多光譜相機獲取的待測水果樣品的多光譜數據與糖度多光譜數據庫中的多光譜數據進行比對，顯示所述待測水果樣品的多光譜數據對應的糖度。

4.根據權利要求3所述的基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于，所述光源發出可見光和近紅外波段的光；可見光照射水果表面后將提供待測水果樣品的表皮信息；近紅外光提供待測水果樣品的內部信息。

5.根據權利要求1或4所述的基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于，所述光源可伸縮地固定在檢測裝置內部，使光源出光口可與放置在水果支架的待測水果樣品的表面緊密接觸。

6.根據權利要求5所述的基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于，所述光源出光口設置聚焦透鏡，用以減小光斑面積，使光源經聚焦透鏡照射水果表面的光斑面積小于所述光源出光口的面積。

7.根據權利要求6所述的基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于，所述多光譜相機包括聚焦透鏡，聚焦透鏡自動調節焦距，用于水果清晰成像。

8.根據權利要求1或7所述的基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置的外部還設置有顯示部件，可顯示待測水果樣品的糖度測試結果。

9.一種基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，將待測水果樣品放置于檢測裝置的水果支架，水果與水果支架、光源出光口緊密接觸，水果下方形成相對暗光環境；采用硅基多光譜芯片的多光譜相機設置在檢測裝置內部，以待測水果樣品為原點，多光譜相機與所述光源形成一個夾角；

步驟S2，開啟多光譜相機和檢測模塊中的圖像采集模塊，多光譜相機獲取n張背景多光譜圖像，采集方法為高速采集，并將n張背景多光譜圖像儲存于圖像采集模塊中，等待進一步處理；

步驟S3，開啟光源、多光譜相機、檢測模塊中的圖像采集模塊，多光譜相機獲取光源照射下，從待測水果樣品中散射出的多光譜圖像，采集方法為高速采集，連續獲取n張多光譜圖像，且n張多光譜圖像儲存于圖像采集模塊中；

步驟S4，多光譜圖像采集結束，關閉光源和多光譜相機，啟動圖像采集模塊，進行光譜數據計算，將n張背景多光譜圖像和水果散射多光譜圖像處理后進行差分：扣除背景，計算水果多光譜圖像有效區域內的多組多光譜數據，降噪處理后得到一組水果多光譜數據；

步驟S5，啟動檢測模塊中的糖度識別匹配模塊，將步驟S4計算得到的多光譜數據與檢測模塊中的糖度多光譜數據庫中的多光譜數據進行均方差計算，找到最小均方差對應的數據，則檢測結果顯示該數據對應的糖度；

其中，所述的糖度多光譜數據庫，用于儲存不同品種水果的各糖度等級的多光譜數據。