[发明专利]用红外图像检测及综合评估水果表面隐形损伤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测水果表面缺陷的方法，尤其涉及一种利用红外图像检测水果表面隐形损伤、损伤程度以及损伤分布状况进行综合评价的方法。

背景技术

水果表面轻微机械损伤(主要是碰伤或压伤)具有轻微凹陷、色泽稍暗、无汁液外溢等特点，肉眼难以发现。水果表皮破损后，因表皮分泌的生物蜡遭到破坏，使得微生物更容易入侵而造成溃烂。此外，机械挤压使得果实内部组织变化，造成果肉部分区域成分分布发生改变、营养不均衡等因素，从而导致水果局部坏死，也是形成溃烂的原因。在保鲜贮藏及运输过程中容易霉烂，且极具变质传染性。

目前常用的可见光成像检测技术只能检测较严重的表皮缺陷，对于轻微的机械损伤、早期病虫害等不明显的近表缺陷则难以识别。因此，寻求一种可对水果早期缺陷、隐形损伤等进行快速、准确、无损的检测方法具有非常现实的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种用红外图像检测及综合评估水果表面隐形损伤的方法，该方法不仅可对人眼难以识别的水果表面轻微损伤进行快速、准确、无损探测，而且还能对损伤程度以及产生溃烂的可能性进行准确综合评估。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

1)用红外热像仪从多个角度拍摄果实表面，得红外图像；

2)根据红外图像，算出检测对象所有像素单元的平均温度t_i是像素单元i所在位置对应的温度，n是像素单元的总数；

3)根据红外图像，确定检测对象中低于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有低温像素单元的低温温度面积和S₀是像素单元的面积，t_g是低温像素单元g所在位置对应的温度，k是低温像素单元的总数；

根据红外图像，确定检测对象中高于或等于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有高温像素单元的高温温度面积和t_f是高像素单元f所在位置对应的温度，M是高温像素单元的总数；

根据红外图像，算出检测对象中所有像素单元的温度面积总和

4)算出所述低温温度面积和与所述温度面积总和的比例

5)判定：

若P≤5％,则认定水果表面损伤程度为I级；

若5％＜P≤10％，则认定水果表面损伤程度为II级；

若10％＜P≤20％，则认定水果表面损伤程度为III级；

若20％＜P，则认定水果表面损伤程度为IV级。

在上述技术方案中，水果表面损伤程度虽然规定为I～IV级，但损伤程度的等级以及各等级的上下限值均可根据需要作适当的增加或减少，以满足不同品种、不同要求的实际要求。

本发明根据水果在受到机械损伤时，使得果实内部组织变化、成分分布发生改变，从而导致表面隐形缺陷、损伤组织与正常组织的比热容和热传导率存在较大差异的原理；依据红外热成像技术对温度具有高敏感性的特点，利用红外图像中检测对象像素单元的温差来判断损伤区域，以该损伤区域的温度面积占检测对象温度面积的百分比为损伤程度的评判参数；因此可检测到红外图像中像素单元小于0.1℃的温度变化，从而识别人眼难以发现的水果表面隐形损伤或缺陷。本发明方法具有灵敏度高、非接触、无破坏、实时快速的特点，可广泛应用于水果保鲜贮藏、包装运输前的无损检测或筛选分级。

本发明方法由于充分利了用红外图像中果实表面缺陷的空间特征(主要反映作水果表面缺陷范围、分布情况)和温度特征(主要反映水果隐形损伤程度)，因此相对于单一的面积比评价方法或温差评价方法更全面深刻，可广泛适用于需要对水果表面缺陷面积和隐形损伤程度进行综合评价的场合。

附图说明

图1是用testo 890红外热像仪所拍摄的桃子红外图像。

具体实施方式

下面以桃子为检测对象，结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明，其步骤如下：

1)用红外热像仪从多个角度拍摄果实表面，得红外图像；

2)根据红外图像，算出检测对象所有像素单元的平均温度t_i是像素单元i所在位置对应的温度，n是像素单元的总数；

3)根据红外图像，确定检测对象中低于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有低温像素单元的低温温度面积和S₀是像素单元的面积，t_g是低温像素单元g所在位置对应的温度，k是低温像素单元的总数；