[发明专利]水果内外综合品质在线无损检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及水果内外综合品质的在线无损检测方法，尤其涉及采用DSP机器视觉和近红外光谱快速无损检测水果内外综合品质的方法及装置。

背景技术

水果是国内继粮食和蔬菜之后的第三大种植产品，80年代中后期以来，我国的水果迅猛发展。近几年我国的水果产量均居世界首位。按照农业部的规划，2010年水果产量将达到9300万吨。随着水果产量的不断增加和人们生活水平的不断提高，消费者不仅对水果外表质量注重选择，更看重水果的内部品质，如口感、糖度、酸度等。我国虽为水果生产大国却不是生产强国，水果每年的出口量还不到总产量的10％，主要原因在于水果外观质量较差和内在质量不能保证，导致水果的市场竞争力比较弱。

分级是果品商品化处理的重要环节，它在技术方面发展最快并在最近几年发生了根本的变化。分级的标准主要有外部品质和内部品质两个指标，外部品质主要是大小、颜色、形状、表面缺陷等参数，内部品质主要是糖度、酸度、坚实度等参数。国外早在80年代就开始了水果分级的研究，90年代后已经实现了应用。尽管如此，由于国外的设备结构复杂，价格较为昂贵，因此国内很少有购买此类设备的例子。目前国内的分级技术较为成熟的是在水果的外部品质分级方面，内部品质方面的研究近几年也发展很快，但多数研究都是针对单一的外部品质分级或单一的内部品质分级进行的。因此发展出能同时检测水果内部和外部品质并具有实用价值的水果分级装置的意义是显而易见的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于DSP机器视觉和近红外光谱信息融合技术的水果内外综合品质无损检测方法及装置。通过机器视觉系统获取水果的图像信息，再从图像信息中提取出水果的外部特征(水果的大小、颜色、果形、缺陷等)；通过近红外光谱检测系统采集到水果的光谱信息，再从光谱信息中提取出水果的内部特征(如水果的糖度、酸度、黑心等)；最后，将水果的外部特征和内部特征通过信息融合技术，对水果的内外综合品质进行分级判别。

本发明的第一个目的是通过以下方法实现的：基于DSP机器视觉和近红外光谱的水果内外综合品质在线无损检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)建立水果综合品质无损检测数学模型：

1)选择样本水果在包括输送系统，机器视觉系统，近红外光谱检测系统，分级系统的检测装置的输送装置上运动，由检测装置上的位置编码器记录其位置信息，并传送给计算机；

2)当水果到达机器视觉系统时，由CCD摄像机获取水果的图像信息；当水果到达近红外检测系统时，由近红外设备获取水果的光谱信息；

3)通过理化分析，对水果的内部特征进行有损检测，得出水果的内部特征；

4)通过水果图像信息处理，建立水果的图像信息与外部特征的数学模型；

5)通过近红外光谱信息处理，建立水果的近红外光谱与内部特征的数学模型；

6)按照一定的水果品质检测标准，评定出水果的综合品质等级；

7)采用信息融合技术，建立水果的内外特征和综合品质等级的数学模型；

(2)建立水果综合品质无损检测数学模型后，进行水果综合品质在线无损检测：

1)水果在包括输送系统，机器视觉系统，近红外光谱检测系统，分级系统的检测装置的输送装置上平稳匀速运动，由输送装置上的位置编码器记录其位置信息，并传送给计算机；

2)水果到达机器视觉系统时，由CCD摄像机获取水果的图像信息；

3)水果到达近红外检测系统时，由近红外设备获取水果的光谱信息，并传送给计算机；

4)通过机器视觉系统对水果图像信息处理，通过事先建立好的图像信息与外部特征的数学模型，提取出水果的外部特征，并传送给计算机；

5)计算机通过事先建立好的近红外光谱与内部特征的数学模型，得到水果的内部特征；

6)计算机通过事先建立好的信息融合数学模型，融合水果的外部特征和水果的内部特征，得到水果的综合品质等级；

所述的输送系统由输送装置13和旋转编码器14组成，输送装置13运送水果平稳匀速运动，旋转编码器14记录水果的位置信息。

所述的机器视觉系统由机器视觉系统密闭光箱1、CCD摄像头2、照明光源3、DSP高速图像处理系统4组成，其中CCD摄像头2和照明光源3位于机器视觉系统密闭光箱1内部，DSP高速图像处理系统4通过PCI接口5位于计算机11内部。