[发明专利]瓜果成熟度快速无损检测装置及检测系统建立方法

说明书

技术领域

本专利涉及一种瓜果成熟度快速无损检测装置及检测系统建立方法。

背景技术

新疆素有“瓜果之乡”美称，瓜果是新疆传统的名优特产之一，在国内外市场上享有较高的声誉和知名度，而且具有较强的生产区域性，2008年获国家地理标志产品称号，是新疆特色农业和创汇农业。根据2011年新疆统计年鉴，2010年新疆瓜果种植面积为86.70千公顷，产量达到286.30万吨，种植面积和产量分别比2008年增长了27.09%和15.07%。 

尽管新疆有种植瓜果得天独厚的自然条件，但近年来瓜果销售情况和产业发展趋势却不容乐观。在瓜果生产和销售过程中，生瓜及成熟过度的裂口瓜都不同程度地降低了瓜果的生产效益。因此, 如何科学地、客观地按瓜果成熟度分级销售, 对生产者和消费者都是有益的。许多研究结果表明，瓜果在采摘、包装、保存、运输及加工等作业环节中的损失率高达30%左右，主要原因之一即为不同成熟度的瓜果相互混杂所造成的。因此，依据瓜果的成熟度区分瓜果并进行分类加工处理，对提高瓜果品质，增加瓜果附加值有重要意义。瓜果的采收成熟度应依据瓜果本身的特性、采后用途、运输路途的远近及贮藏时间的长短来决定。就地销售的瓜果成熟度可稍高些；长期贮藏的瓜果成熟度应低一些；用于加工原料的瓜果成熟度应根据情况而定。因此有必要设计一种非破坏，非接触，快速的检测方法和系统。以利于对瓜果更精确的分级，提高瓜果国际市场竞争力。

发明内容

本发明提供瓜果成熟度快速无损检测装置及检测系统建立方法，该系统及建立方法能够快速检测出瓜果的成熟度，从而对瓜果进行分类加工处理，提高生产效率，提高果品质量，提高收益。

为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：一种瓜果快速无损检测装置，检测装置包括框架、图像采集室、成像光谱仪、移动支架、传送带、上料装置、分级装置、控制箱、键盘、显示器、急停按钮和控制器电缆；所述图像采集室设于框架内传送带的上方，内设卤素灯、氘灯和限位传感器；所述移动支架活动连接于框架立柱，并沿此立柱上下位置可调；所述成像光谱仪固定于活动支架的横梁上，成像光谱仪拍摄的图像与数据分别通过图像采集可与模数转换器进入计算机，由计算机对图像与数据进行分析在输出结果；在物料的输入方向上设有上料装置；在物料检测完毕输出的方向上设有分级装置；控制箱固定于框架底部的一侧，控制箱上放置键盘和显示器，在控制箱体的顶部还设有急停按钮。

所述卤素灯连接于框架并设于图像采集室外；氘灯为两个，设在图像采集室内的两侧，限位传感器设置在图像采集室内的底部、成像光谱仪的下方。

一种瓜果快速无损检测系统的建立方法，其步骤如下：

A、建立瓜果成熟度检测数据库 

根据国家检测标准和地区行业标准，对瓜果成熟度进行感官评定，并对其做常规的理化分析和测定，建立瓜果成熟度与其糖度、水分、坚实度之间的内在检测数据库；

B、瓜果光谱图像的采集、预处理及糖度、颜色、水分、纹理、坚实度预测模型的建立 

采集不同成熟度的瓜果高光谱图像，对获取的信息进行数据的预处理和特征提取，利用获取的光谱信息和图像特征信息与化学计量方法检测的测定值建立糖度、颜色、纹理、水分、坚实度的成熟度预测模型； 

C、瓜果成熟度最优判别模型的建立 

利用光谱与图像信息融合技术，拟采用模糊神经网络与支持向量机（SVM）方法进行图像光谱信息融合，建立瓜果成熟度最优判别模型，以实现瓜果成熟度最终判别。

选取与光源系统相适应的成像光谱仪、图像采集卡、光源和计算机，建立所述瓜果成熟度快速无损检测装置及检测系统建立方法；

以软件Spectral-Cube-Basic、ENVI 4.7、VC++ 6.0和Matlab 7.0为开发平台，并结合MIL 9.0进行开发，建立软硬件系统；

光源拟配备2盏卤素灯，若使用直流电，则要求光的亮度可调，2盏氘灯进行紫外激发。

    在样本数据采集前需对高光谱采集系统进行图像校正和标定；

根据瓜果的大小以及瓜果表面分光反射特性，确定采集系统的物距、速度、曝光时间、大小以及光照强度；

用一个白和黑的参考物对高光谱图像进行校正，校正图像将做后面的图像分析，作为表面特征图像、最优特征波长选择以及光谱统计分析的基础。