[發(fā)明專利]一種不同檢測方式互補(bǔ)的蘋果霉心病無損檢測系統(tǒng)與方法

在審

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• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113189044A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡瑾;張仲雄;劉昊靈;張東莉;李豪;浦育歌;趙娟;張佐經(jīng)
• 申請（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563;G01N21/31
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種不同檢測方式互補(bǔ)的蘋果霉心病無損檢測系統(tǒng)與方法，其特征在于，將蘋果放入檢測暗室的蘋果托盤上，關(guān)閉檢測門時(shí)自動觸發(fā)檢測程序，透射檢測光源和相互作用檢測光源依次打開，光與檢測蘋果生物組織相互作用（吸收、反射、散射、透射等）后，微型光譜儀依次接收光信號并轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送至核心處理模塊，根據(jù)獲取的透射與相互作用光譜數(shù)據(jù)運(yùn)行蘋果霉心病判別模型，將檢測結(jié)果發(fā)送至顯示屏；

其特征在于，包括以下步驟：

（1）樣本選取：富士蘋果樣本于2020年10月3日從陜西省扶風(fēng)縣某果園獲得，挑選大小均勻、表面無缺陷的329個(gè)疑似霉心病和健康蘋果，獲取蘋果光譜數(shù)據(jù)后，用水果刀沿蘋果莖軸處切開，根據(jù)果核內(nèi)部是否有病害組織，分為健康蘋果和霉心病果，用“1”表示健康蘋果，“-1”表示霉心病；

（2）光源預(yù)熱：檢測系統(tǒng)開機(jī)系統(tǒng)初始化后，打開透射與相互作用檢測光源預(yù)熱15分鐘；

（3）光譜校正：在檢測暗室中分別保存透射暗光譜T_d和相互作用暗光譜I_d，分別用φ80的聚乙烯球和白板保存透射亮光譜T_w和相互作用亮光譜I_w，計(jì)算得到校正后的透射率T和反射率I；

（4）光譜數(shù)據(jù)采集：將蘋果樣本放置于暗室的蘋果檢測托盤上，且果柄軸向方向與透射檢測光源照射方向垂直，在每個(gè)樣本赤道面處以120°均勻選擇3個(gè)位置進(jìn)行透射及相互作用光譜測量，將3個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為該樣本的光譜數(shù)據(jù)；

（5）光譜預(yù)處理：所有光譜數(shù)據(jù)采用Savitzky-Golay（S-G）平滑預(yù)處理，降低光譜數(shù)據(jù)噪聲、提高光譜數(shù)據(jù)的信噪比和可靠性；

（6）變量選擇：采用競爭性自適應(yīng)加權(quán)（CARS）變量選擇算法消除近紅外光譜數(shù)據(jù)中大量的無關(guān)、冗余以及重疊信息，達(dá)到降低模型計(jì)算復(fù)雜度、提高模型判別性能的目的；

（7）蘋果霉心病判別模型：建立了基于透射與相互作用方式檢測融合的特征光譜的偏最小二乘線性判別（PLS-DA）模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種不同檢測方式互補(bǔ)的蘋果霉心病無損檢測系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述透射和相互作用積分時(shí)間分別為：70 ms和6 ms，平均掃描次數(shù)為5，平滑度為5；透射檢測光譜波長范圍為500-850nm，相互作用檢測光譜波長范圍為400-850nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種不同檢測方式互補(bǔ)的蘋果霉心病無損檢測系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述校正后透射率T的計(jì)算方法為T=(T_r-T_d)/(T_w-T_d)，校正后透射率I的計(jì)算方法為I=(I_r-I_d)/(I_w-I_d)。

4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種不同檢測方式互補(bǔ)的蘋果霉心病無損檢測系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述競爭性自適應(yīng)加權(quán)變量選擇算法中根據(jù)交叉驗(yàn)證建模中均方根誤差（RMSECV）最小的變量作為特征波長，蒙特卡洛采樣次數(shù)為100，采用10折交叉驗(yàn)證；偏最小二乘線性判別（PLS-DA）模型中最佳潛在變量個(gè)數(shù)是根據(jù)10折交叉驗(yàn)證的最低均方根誤差確定。

5.一種不同檢測方式互補(bǔ)的蘋果霉心病無損檢測系統(tǒng)與方法，其特征在于：包括微型光譜儀、檢測暗室、檢測光源驅(qū)動模塊、核心控制模塊、電源模塊、人機(jī)交互模塊、檢測自動觸發(fā)模塊等。

6.根據(jù)權(quán)利要求書5所述一種不同檢測方式互補(bǔ)的蘋果霉心病無損檢測系統(tǒng)與方法，其特征在于，所述檢測系統(tǒng)模塊及整個(gè)檢測過程是在暗室中進(jìn)行，避免外界環(huán)境雜散光影；透射檢測光源位于檢測蘋果的正上方處，漫反射檢測光源內(nèi)嵌在蘋果托盤上，且安裝方向與微型光譜安裝方向成45°；微型光譜儀在橡膠蘋果托盤的正下方，透射檢測光源中心與微型光譜儀探測器中心在空間位置上對齊，保證透射檢測光源穿過蘋果果心，獲取到蘋果內(nèi)部病害信息。