[發(fā)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

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• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111982835A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)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

本發(fā)明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，涉及蘋果糖度無損檢測技術領域。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，多光譜相機與檢測模塊連接并與光源形成一個夾角，多光譜相機采集待測水果樣品后的散射多光譜圖像數據并輸入檢測模塊，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。本發(fā)明采用的硅基多光譜芯片由硅基晶元制成，具有體積小、重量輕、結構簡單、成本低等優(yōu)點，糖度檢測裝置操作更為便捷、檢測速度更快。本發(fā)明的水果糖度檢測方法，無需復雜的數學模型和長時間的運算，即可對水果糖度進行相對可靠的分級。

技術領域

本發(fā)明涉及蘋果糖度無損檢測技術領域，尤其涉及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。

背景技術

我國是世界果樹種植大國，很多品種水果產量位居世界前列。隨著我國水果消費層次的提高，人們對鮮果質量要求越來越高，不僅要求果實外觀好看，還要求內在質量，其中糖度是判斷內在質量的一個重要指標。對于水果糖度的檢測分為內部檢測與外部檢測兩種方法，其中，內部檢測主要依靠化學分析的方法，利用破壞性的方法檢測，這種方法更為準確，但耗時、費力且成本高，難以滿足快速分級的市場需求；外部檢測主要通過肉眼觀察的方式看水果的大小、顏色和表皮缺陷等，但這種辨別方法因人而異，缺乏科學性。

可見/近紅外光譜技術作為一種無損的檢測手段，已被很多研究人員嘗試應用于水果質量的檢測中：[高榮杰，水果糖度可見/近紅外光譜在線檢測方法研究[M]，2011]、中國專利文獻CN103487396B公開了一種光照參數可調的近紅外水果糖度無損檢測裝置，中國專利文獻CN111220568A公開了一種基于近紅外光譜分析技術的蘋果糖分測定裝置及方法，并從大量不同質量樣品的可見/近紅外光譜中進行特征提取，構建模型，實現對水果糖度的無損檢測。文獻[徐惠榮，基于可見/近紅外光譜的水果糖度檢測模型優(yōu)化及應用研究[M]，2010]、[郎雷，水果糖度可見/近紅外光譜檢測儀的研發(fā)[M]，2016]、[溫馨，基于深度學習的水果糖度可見/近紅外光譜無損檢測方法研究]、中國專利文獻CN109540836A基于BP人工神經網絡的近紅外光譜糖度檢測方法及系統等。這些檢測方法和裝置中，核心儀器均為傳統光譜儀，導致測試系統具有體積龐大，造價昂貴，另外由于建模需要大量樣本，導致檢測速度較慢，測試樣品范圍窄等缺點，不易于廣泛推廣。

近年來，多光譜圖像/高光譜圖像的檢測方法也在水果糖度檢測方面得到的一定的應用：中國專利文獻CN105158178B基于高光譜透射技術譜峰面積的臍橙糖度檢測快速建模法、中國專利文獻CN103472031A一種基于高光譜成像技術的臍橙糖度檢測方法、中國專利文獻CN101832941A一種基于多光譜圖像的水果品質評價裝置，這里所謂的高光譜圖像技術仍是利用光譜儀與CCD相結合或高光譜成像儀完成，儀器工藝復雜，仍然避免不了高成本的弊端，而多光譜圖像技術是采用光譜范圍包含可見、紅外波段的CCD相機加裝帶有窄帶濾光片輪盤鏡頭來完成，光譜信息收到硬件局限，且這種檢測儀器操作起來也不夠便捷。

發(fā)明內容

針對現有技術中的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供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，利用厚度為微米量級的硅基光譜芯片構成多光譜相機，實現水果糖度的快速、無損、高效檢測，以解決現有技術的不足。

本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于硅基多光譜芯片的水果糖度無損檢測裝置，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。