本發(fā)明涉及農(nóng)產(chǎn)品指標(biāo)測量，尤其涉及一種檢測西瓜成熟度的裝置及方法。

背景技術(shù)：

在農(nóng)業(yè)西瓜種植調(diào)查中，西瓜成熟程度的測量在西瓜收種、瓜農(nóng)挑瓜中具有重要的作用。目前，對西瓜成熟度的檢測主要通過瓜農(nóng)的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷，但由于人工檢測存在耗時(shí)長、誤差大，從而導(dǎo)致效率低，并且難以通過人工完成大規(guī)模樣本數(shù)據(jù)的精確檢測，一旦經(jīng)驗(yàn)式判斷出現(xiàn)失誤，容易導(dǎo)致大面積的半熟瓜、未熟瓜提前上市。半熟瓜、未熟瓜的提前上市一方面對西瓜本身造成了損傷；另一方面對瓜農(nóng)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對消費(fèi)者而言將會(huì)影響到本地瓜的信譽(yù)，且食用未熟或半熟瓜對人而言會(huì)存在一定的危害，也會(huì)對將來的西瓜市場造成不良影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)在無損條件下對西瓜進(jìn)行成熟度檢測，本發(fā)明的目的在于：提供一種能在無損條件下，對西瓜成熟度進(jìn)行快速檢測，并能采集大量西瓜樣本數(shù)據(jù)的西瓜成熟度檢測方法及裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種西瓜成熟度檢測裝置，包括機(jī)械爪、測重盤和測重底座，機(jī)械爪位于測重盤四周，其特征在于：所述機(jī)械爪的爪頭安裝有微型射頻接收器，機(jī)械爪的爪臂上裝有被掃場線圈纏繞的電磁鐵，在測重盤和測重底座之間設(shè)有微型射頻振蕩器，在測重底座前設(shè)有一顯示屏，所述微型射頻振蕩器、電磁鐵組成成像設(shè)備，所述微型射頻接收器與計(jì)算機(jī)相連，所述微型射頻接收器將成像信號傳給計(jì)算機(jī)模塊處理并由顯示屏顯示檢測結(jié)果，所述計(jì)算機(jī)模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、圖像獲取模塊、圖像處理模塊以及西瓜成熟度計(jì)算模塊，所述參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)定電磁鐵的磁場強(qiáng)度參數(shù)、微型射頻振蕩器和微型射頻接收器的射頻參數(shù)；所述圖像獲取模塊用于獲取西瓜核磁共振成像圖和C核、H核質(zhì)譜圖；所述圖像處理模塊用于處理核磁共振成像圖和C核、H核質(zhì)譜圖；所述西瓜成熟度計(jì)算模塊用于自動(dòng)計(jì)算西瓜的成熟度。

本發(fā)明所述機(jī)械爪的爪頭為吸盤狀爪頭。

本發(fā)明所述機(jī)械爪為3條或3條以上。

本發(fā)明采用的西瓜成熟度的檢測方法包括以下步驟：

（1）調(diào)整機(jī)械臂，將待測西瓜放置到測重底座上，并使其充分展開包裹待測西瓜；

（2）設(shè)定電磁鐵的磁場強(qiáng)度參數(shù)、微型射頻振蕩器的射頻參數(shù)、微型射頻接收器的射頻參數(shù)；

（3）由微型射頻振蕩器向待測西瓜發(fā)射電磁波信號，所述電磁波信號通過待測西瓜后由微型射頻接收器接收并輸送到計(jì)算機(jī)，經(jīng)分析得到核磁共振成像圖和C核、H核質(zhì)譜圖；

（4）提取步驟（3）中的質(zhì)譜圖，并分析波峰類型，得到蔗糖和果糖波峰位置，通過對蔗糖和果糖的波形進(jìn)行積分得到其面積，得到甜度比數(shù)據(jù)；

（5）提取步驟（3）核磁共振成像圖中瓜瓤顏色特征，再結(jié)合步驟（4）中測得的甜度比，根據(jù)樣本庫顏色特征和甜度比數(shù)據(jù)，采用SVM方法訓(xùn)練的分類模型，通過SVM方法預(yù)測得到西瓜的成熟度。

所述步驟（4）的具體過程是：先使用FFT算法進(jìn)行濾波，消除干擾物質(zhì)所產(chǎn)生的波形毛刺對待測物的干擾，再使用smoothts函數(shù)中的高斯窗口對步驟（3）中所得C核、H核質(zhì)譜圖濾波，對濾波后的波形進(jìn)行平滑處理，接著對蔗糖和果糖波形進(jìn)行積分得到其面積，然后將蔗糖和果糖波形的積分面積相比得到摩爾比，從而進(jìn)一步得到質(zhì)量比和甜度比。

所述步驟（5）的具體過程是：先對步驟（3）中的核磁共振成像圖進(jìn)行灰度級的彩色變換法處理得到偽彩色圖像，再使用顏色直方圖進(jìn)行顏色特征提取，再結(jié)合步驟（4）中得到的甜度比，將上述甜度比和顏色特征輸入訓(xùn)練好的SVM模型中得到西瓜成熟度。

本發(fā)明裝置和方法通過核磁共振成像來測量西瓜數(shù)據(jù)，不會(huì)對被測瓜體造成損傷，適合大量西瓜樣本數(shù)據(jù)的采集，且本發(fā)明裝置較小巧，攜帶和使用方便；且使用FFT算法和smoothts函數(shù)的高斯窗口濾波能夠提高甜度比的檢測精度，得到的結(jié)果準(zhǔn)確率和工作效率大大提高，實(shí)現(xiàn)了西瓜的快速、便捷、無損成熟度檢測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的工作流程圖；

圖中，1是微型射頻接收器，2是微型射頻振蕩器，3是測重底座，4是測重盤，5是被掃場線圈纏繞的電磁鐵，6是機(jī)械爪，7是顯示屏，8是計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不僅限于以下具體實(shí)施方式。

從圖1可知，本發(fā)明西瓜成熟度檢測裝置，包括機(jī)械爪、測重盤和測重底座，機(jī)械爪為3條或3條以上，本實(shí)施例為4條，位于測重盤四周，所述機(jī)械爪的爪頭為吸盤狀爪頭，吸盤狀爪頭安裝有微型射頻接收器，機(jī)械爪的爪臂上裝有被掃場線圈纏繞的電磁鐵，在測重盤和測重底座之間設(shè)有微型射頻振蕩器，在測重底座前設(shè)有一顯示屏，所述微型射頻振蕩器、電磁鐵組成成像設(shè)備，所述微型射頻接收器與計(jì)算機(jī)相連，所述微型射頻接收器將成像信號傳給計(jì)算機(jī)模塊處理并由顯示屏顯示檢測結(jié)果，所述計(jì)算機(jī)模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、圖像獲取模塊、圖像處理模塊以及西瓜成熟度計(jì)算模塊，所述參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)定電磁鐵的磁場強(qiáng)度參數(shù)、微型射頻振蕩器和微型射頻接收器的射頻參數(shù)；所述圖像獲取模塊用于獲取西瓜核磁共振成像圖和C核、H核質(zhì)譜圖；所述圖像處理模塊用于處理核磁共振成像圖和C核、H核質(zhì)譜圖；所述西瓜成熟度計(jì)算模塊用于自動(dòng)計(jì)算西瓜的成熟度。

從圖2可知，本發(fā)明工作過程如下：首先調(diào)節(jié)機(jī)械爪，使其充分展開，然后將西瓜置于測重底座上的測重盤中，將機(jī)械爪爪尖緊扣西瓜，再開啟微型射頻振蕩器，通過參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)定電磁鐵的磁場強(qiáng)度參數(shù)、微型射頻振蕩器和微型射頻接收器的射頻參數(shù)，然后在機(jī)械臂上電磁鐵所提供的磁場下進(jìn)行核磁共振成像過程，射頻接收器接收信號，通過圖像獲取模塊獲取西瓜核磁共振成像圖和C核、H核質(zhì)譜圖。經(jīng)過圖像處理模塊處理核磁共振成像圖和C核、H核質(zhì)譜圖，使用FFT算法和進(jìn)行濾波處理消除干擾物質(zhì)所產(chǎn)生的波形毛刺對待測物的干擾，再使用smoothts函數(shù)中的高斯窗口對所得C核、H核質(zhì)譜圖濾波，對濾波后的波形進(jìn)行平滑處理，對蔗糖和果糖波形積分得到其面積，二者相比得到摩爾比，進(jìn)一步得到質(zhì)量比和甜度比。對核磁共振成像圖進(jìn)行灰度級的彩色變換法處理得到偽彩色圖像再使用顏色直方圖進(jìn)行顏色特征提取，將上述甜度比和顏色特征輸入訓(xùn)練好的SVM模型中得到西瓜成熟度。

本發(fā)明所述的實(shí)施例不僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。