[发明专利]一种树上果实干物质快速判定方法及装置

说明书

本发明公开了一种树上果实干物质快速判定方法及装置，所述方法包括以下步骤：A、对多个未采摘树上果实样品分别进行高光谱图像数据采集和未采摘树上果实样品干物质含量的测量；B、数据处理模块基于所述多个未采摘树上果实样品的高光谱图像数据和干物质含量，进行品质预测模型训练；C、对未采摘树上目标果实进行高光谱图像数据的采集，利用所述品质预测模型，预测未采摘树上目标果实的干物质含量。本发明的树上果实干物质快速判断方法和装置，能够在现场直接测量未采摘树上果实的干物质含量，具有能实现同时、大量、快速、无损检测果实，且能连续作业的优点。

技术领域

本发明涉及现代自动化农业技术，特别是涉及到农业种植中的果实特性测量方法。

背景技术

果实干物质是指有机体在60℃--90℃的恒温下，充分干燥后余下的有机物。干物质与水果中的淀粉、糖分含量直接相关。对于某些水果，如猕猴桃、芒果、香蕉、鳄梨、苹果、樱桃等，干物质含量被认为是判断果实成熟度的重要指标。对于果实干物质含量的测定，目前采用的方法可以分为有损方式与无损方式。

有损方式通常为对树上果实样品进行脱水，测量剩余物质质量，并计算其与脱水前质量的比值，得到树上果实样品干物质含量。此外，也有通过测定其他指标间接判定干物质含量的方法，例如发明专利-快速测定甘薯干物质含量的方法(申请号/专利号：CN201510990669.4)公开了一种通过硬度仪测定甘薯块硬度值，再将硬度值带入回归方程，计算干物质含量，来判定甘薯干物质含量的方法。

无损方式则多为利用近红外光谱仪及高光谱仪获取果实光谱反射率，利用不同干物质含量果实在不同波段表现出的差异，判定果实干物质含量。

现有技术中的有损或者无损方法均存在一些技术问题，例如通过有损方法判定果实干物质含量会对树上果实样品造成损害，产生大量的废料，且需耗费一定的人力物力成本，并且需要经过脱水等程序，耗时长，无法用于树上果实干物质含量的快速判定。

近红外光谱仪及高光谱仪虽然可以实现果实干物质含量的无损判定，但由于其体积庞大，只能应用于实验室场景的干物质含量测定，同样无法实现树上果实干物质含量的快速判定。

发明内容

为了解决现有技术中有损方法判定果实干物质含量会对树上果实样品造成损害，产生大量的废料，且需耗费一定的人力物力成本，并且需要经过脱水程序，耗时长，无法用于树上果实干物质含量的快速判定的技术问题；以及近红外光谱仪及高光谱仪虽然可以实现果实干物质含量的无损判定，但由于其体积庞大，只能应用于实验室场景的干物质含量测定，同样无法实现树上果实干物质含量的快速判定的技术问题，本发明提出了一种树上果实干物质快速判断方法和装置，能够在田间地头直接测量未采摘树上果实的干物质含量，具有能实现同时、大量、快速、无损检测果实，且能连续作业的优点。

为了实现这一目标，本发明采取了如下的技术方案。

一种树上果实干物质快速判定方法，所述方法包括以下步骤：

A、对多个未采摘树上果实样品分别进行高光谱图像数据采集和未采摘树上果实样品干物质含量的测量；

B、数据处理模块基于所述多个未采摘树上果实样品的高光谱图像数据和干物质含量，进行品质预测模型训练；

C、对未采摘树上目标果实进行高光谱图像数据的采集，利用所述品质预测模型，预测未采摘树上目标果实的干物质含量。

另外，所述对多个未采摘树上果实样品分别进行高光谱图像数据采集的步骤包括：

对所述多个未采摘树上果实样品，调整高光谱相机的拍摄角度和与所述未采摘树上果实样品的相对距离，以及调整标准白板的位置，设置高光谱图像数据的采集波段范围及波长间隔，采集所述未采摘树上果实样品以及标准白板的高光谱图像数据。

另外，所述数据处理模块基于所述多个未采摘树上果实样品的高光谱图像数据和干物质含量，进行品质预测模型训练的步骤包括：