一種馬鈴薯的缺陷檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種馬鈴薯的缺陷檢測方法，將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯清洗、吹干，轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸5-30℃的流動水，用紅外線燈加熱馬鈴薯，用紅外攝像機拍照，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C，計算機對馬鈴薯熱像圖進行處理分析，對熱像圖進行中值濾波或均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于1℃的像素點所對應(yīng)實物的面積，如果面積大于25mm2，則為有缺陷的馬鈴薯；本發(fā)明通過機器識別劣質(zhì)馬鈴薯，利用熱成像技術(shù)達到快速識別碰傷、腐爛和發(fā)芽的去皮馬鈴薯，識別正解率高且穩(wěn)定。
【專利說明】—種馬鈴薯的缺陷檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種馬鈴薯品質(zhì)的快速鑒別方法，尤其涉及一種利用熱成像方法快速鑒別缺陷馬鈴薯的方法，屬于無損檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]馬鈴薯是現(xiàn)今人類社會的四大糧食作物之一，僅次于水稻、玉米和小麥。馬鈴薯含有大量的淀粉，可以為食用者提供豐富的營養(yǎng)能源。隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，馬鈴薯的食用方式越來越多樣化，基于馬鈴薯全粉的薯泥、薯餅等需求量越來越大。馬鈴薯全粉具有新鮮馬鈴薯蒸熟后的風味、營養(yǎng)損失少、質(zhì)量穩(wěn)定性好、加工方便和成形容易等優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用于復(fù)合薯條(片)、方便馬鈴薯泥、快餐(或速凍)、膨化和嬰兒食品等，是國際上流行的多種休閑保健食品原料。目前，馬鈴薯全粉的生產(chǎn)全都采用機械化，與人工制粉相t匕，極大的提高效率。在馬鈴薯全粉的機械化制備過程中，首先是脫皮，通常，表皮與肉質(zhì)之間的親和力較強，兩者緊密貼合很難分離，脫皮方法有三種，包括化學去皮、砂輪磨皮和蒸汽去皮?；瘜W去皮法成本提高，會污染薯肉及環(huán)境；砂輪磨皮法是應(yīng)用砂輪對馬鈴薯直接磨肖IJ，這種方法存在肉質(zhì)損傷大，制成品得率較低等缺點，造成嚴重浪費；蒸汽去皮是對馬鈴薯進行高溫瞬時蒸皮，表皮迅速膨化、分離，對肉質(zhì)無損傷，而且具有脫皮效率高、無污染的優(yōu)點，已成為脫皮的主要方法，并為獲得高產(chǎn)薯粉提供基礎(chǔ)。
[0003]馬鈴薯在收獲、儲藏、運輸過程中會損傷品質(zhì)，包括碰傷、腐爛和發(fā)芽等。碰傷、腐爛部位的馬鈴薯表層肉質(zhì)的顏色會發(fā)生黑變，如不去除會降低薯粉的潔白度，導致產(chǎn)品的質(zhì)量降低，效益下降；發(fā)芽部位的薯肉會變綠，同樣會降低薯粉的品質(zhì)；此外，這些馬鈴薯被加工成全粉后，由于發(fā)芽部位有毒，消費者食用會有損健康。對于這些劣質(zhì)馬鈴薯的剔除，現(xiàn)在是采用人工方法，通過用肉眼仔細觀察脫皮后的馬鈴薯，發(fā)現(xiàn)變黑、變綠的馬鈴薯及時剔除。這種方法費時費力，并且建立在人的感觀識別上，易受人的行為影響，與人的注意力集中程度、情緒、疲勞程度有關(guān)，因而不能很好、準確地識別這些劣質(zhì)馬鈴薯。
[0004]熱成像的基礎(chǔ)是依據(jù)物料發(fā)出的紅外輻射，紅外(熱)輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，一切高于絕對零度(_273°C)的物體，都不斷地發(fā)射紅外輻射，同時這種輻射都載有物體的特征信息。紅外熱成像技術(shù)是利用物體各部分溫度差異造成紅外熱輻射不同而把物體不可見的熱輻射情況轉(zhuǎn)換為可視化熱像圖從而獲得信息的技術(shù)。如果物體表面或內(nèi)部存在缺陷，則其表面溫度場不同，于是向外輻射的紅外能量也會存在不同，據(jù)此可以達到無損檢測物體品質(zhì)的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有馬鈴薯的缺陷檢測依靠人感觀識別的不足，提供一種基于紅外熱成像檢測技術(shù)的馬鈴薯缺陷檢測方法，能快速、準確地識別劣質(zhì)馬鈴薯。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用如下步驟:(I )將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯，用5-30°C的流動水清洗3?15min，取出，常溫氣流吹干；(2)將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸5-30°C的流動水，保持溫度穩(wěn)定，用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率25(T500W，燈泡與馬鈴薯的距離為35?55cm，加熱時長0.5?2min ; (3)用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯35飛5cm，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C。(4)計算機對馬鈴薯熱像圖進行處理分析，熱像圖處理分析過程是:對熱像圖進行中值濾波或均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于1°C的像素點所對應(yīng)實物的面積，如果面積大于25 _2，則為有缺陷的馬鈴薯。
[0007]本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果是:本發(fā)明通過機器識別劣質(zhì)馬鈴薯，利用熱成像技術(shù)達到快速識別碰傷、腐爛和發(fā)芽的去皮馬鈴薯，能克服現(xiàn)有的通過人感官識別的缺點，識別正解率高，且穩(wěn)定，機器識別還能夠大大地降低生產(chǎn)成本。
【具體實施方式】
[0008]先采用常規(guī)的蒸汽去皮法對馬鈴薯進行高溫瞬時脫皮，將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯，用5-30°C的流動水清洗:Tl5min，取出，常溫氣流吹干。接著將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上面，使金屬板下面接觸5-30°C的流動水，保持金屬板以及馬鈴薯的溫度穩(wěn)定，用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率25(T500W，燈泡與馬鈴薯的距離為35?55cm，加熱時長0.5?2min。然后用紅外攝像機對加熱馬鈴薯后的拍照，紅外攝像機的鏡頭距離馬鈴薯35飛5cm，將拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C，計算機對馬鈴薯的熱像圖進行處理分析。熱像圖處理分析的過程是:對熱像圖進行中值濾波或均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算出的差值的絕對值大于1°C的像素點所對應(yīng)實物的面積是&如果面積S大于25 mm2，則為有缺陷的馬鈴薯，反之，則為無缺陷的馬鈴薯。
[0009]下面通過6個實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0010]實施例1
將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯50個，用5°C的流動水清洗15min，取出，常溫氣流吹干。將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸15°C的流動水，保持溫度穩(wěn)定。用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率250W，燈泡與馬鈴薯的距離為35cm，加熱時長0.5min。用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯35cm，拍攝的熱像傳輸?shù)接嬎銠C。對熱像進行均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于l°c的像素點所對應(yīng)實物的面積S,如果S大于25 mm2，則為有缺陷的馬鈴薯。經(jīng)人工核對，此方法所獲熱像的機器識別正確率達 92.5%ο
[0011]實施例2
將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯50個，用15°C的水流動清洗lOmin，取出，常溫氣流吹干。將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸30°C的流水，保持溫度穩(wěn)定。用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率500W，燈泡與馬鈴薯的距離為55cm，加熱時長lmin。用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯55cm，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C。對熱像進行均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于1°C的像素點所對應(yīng)實物的面積&如果S大于25 mm2，則為有缺陷的馬鈴薯。經(jīng)人工核對，此方法所獲熱像的機器識別正確率達95%。
[0012]實施例3
將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯50個，用30°C的水流動清洗3min，取出，常溫氣流吹干。將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸5°C的流水，保持溫度穩(wěn)定。用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率350W，燈泡與馬鈴薯的距離為45cm，加熱時長40 S。用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯55cm，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C。對熱像進行均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于IV的像素點所對應(yīng)實物的面積&如果S大于25 mm2，則為有缺陷的馬鈴薯。經(jīng)人工核對，此方法所獲熱像的機器識別正確率達97.5%。
[0013]實施例4
將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯50個，用20°C的水流動清洗4min，取出，常溫氣流吹干。將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸15°C的流水，保持溫度穩(wěn)定。用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率300W，燈泡與馬鈴薯的距離為50cm，加熱時長2min。用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯50cm，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C。對熱像進行均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于1°C的像素點所對應(yīng)實物的面積&如果S大于25 mm2，則為有缺陷的馬鈴薯。經(jīng)人工核對，此方法所獲熱像的機器識別正確率達95%。
[0014]實施例5
將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯50個，用20°C的水流動清洗5min，取出，常溫氣流吹干。將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸25°C的流水，保持溫度穩(wěn)定用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率250W，燈泡與馬鈴薯的距離為50cm，加熱時長lmin。用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯50cm，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C。對熱像進行均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于1°C的像素點所對應(yīng)實物的面積&如果S大于25 mm2，則為有缺陷的馬鈴薯。經(jīng)人工核對，此方法所獲熱像機器識別正確率達92.5%。
[0015]實施例6
將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯50個，用15°C的水流動清洗8min，取出，常溫氣流吹干。將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸30°C的流水，保持溫度穩(wěn)定。用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率400W，燈泡與馬鈴薯的距離為40cm，加熱時長2min。用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯40cm，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C。對熱像進行均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于1°C的像素點所對應(yīng)實物的面積&如果S大于25 mm2，則為有缺陷的馬鈴薯。經(jīng)人工核對，此方法所獲熱像的機器識別正確率達90%。
【權(quán)利要求】
1.一種馬鈴薯的缺陷檢測方法，其特征是采用如下步驟: (1)將經(jīng)蒸汽脫皮后的馬鈴薯，用5-30°C的流動水清洗3?15min，取出，常溫氣流吹干； (2)將馬鈴薯轉(zhuǎn)移到金屬板上，金屬板下接觸5-30°C的流動水，保持溫度穩(wěn)定，用紅外線燈加熱馬鈴薯，燈泡功率25(T500W，燈泡與馬鈴薯的距離為35飛5cm，加熱時長.0.5?2min ； (3)用紅外攝像機拍照，像機鏡頭距馬鈴薯35飛5cm，拍攝的紅外照片傳輸?shù)接嬎銠C； (4)計算機對馬鈴薯熱像圖進行處理分析，熱像圖處理分析過程是:對熱像圖進行中值濾波或均值濾波去噪，采用閾值分割方法，提取馬鈴薯熱像的區(qū)域，計算該區(qū)域內(nèi)像素的平均溫度值，然后計算區(qū)域內(nèi)各像素點的溫度值與平均溫度值的差值，計算差值的絕對值大于1°C的像素點所對應(yīng)實物的面積，如果面積大于25 _2，則為有缺陷的馬鈴薯。
【文檔編號】G01N21/95GK103592316SQ201310501377
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】陸道禮 申請人:江蘇大學