一種南疆紅棗多參量品質(zhì)快速無損檢測方法
【專利說明】一種南疆紅棗多參量品質(zhì)快速無損檢測方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0003]南疆僅兵團(tuán)的紅棗種植面積就已經(jīng)超過150萬畝，南疆紅棗多參量表征方法為本專利的實(shí)施提供了廣闊市場。
[0004]目前，國內(nèi)只有一個有關(guān)近紅外光譜檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)，即飼料中水分、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨酸、快速測定近紅外光譜法(標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T18868-2002)。日前，國家糧食局針對我國糧食收購的需要，已經(jīng)開展了‘小麥蛋白測定-近紅外法’、‘小麥水分測定-近紅外法’等標(biāo)準(zhǔn)制定工作?？傮w來說，我國在飼料、糧食、煙草和國防等行業(yè)中已經(jīng)率先開展了近紅外分析標(biāo)準(zhǔn)工作，對我國質(zhì)量控制體系和近紅外分析科學(xué)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]紅棗栽培面積迅速增長對快速無損檢測設(shè)備需求，這對矛盾制約果品市場快速發(fā)展，特別是在南疆紅棗現(xiàn)在主流分選方式依然是基于外觀和果重的機(jī)械加人工的分選方式，這種方式嚴(yán)重制約了紅棗這一特色產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。由于紅棗產(chǎn)量大，糖度高在市場上很受歡迎，但受近紅外相應(yīng)果品校正庫的制約，一些先進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備依然不能發(fā)揮應(yīng)用的作用，一定程度上制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步法，所以我區(qū)主流分級方式現(xiàn)在主流分選方式依然是基于外觀和果重的機(jī)械加人工的分選方式，現(xiàn)在紅棗的品質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)也僅限于果重和尺寸上的分級，由于傳統(tǒng)的糖度測量手段是選取樣品破開或擠汁但這樣就會破壞紅棗的完整，而且檢測結(jié)果受樣品選取的影響很大，所以遲遲未對這一體現(xiàn)優(yōu)勢很重要糖度給出具體分級標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]國外的紅棗分級已經(jīng)相當(dāng)成熟并且形成了一定的規(guī)模。美國、歐洲以及澳大利亞等發(fā)達(dá)國家，紅棗幾乎100%的都經(jīng)過機(jī)械化的分級。既按果實(shí)著色程度又按果實(shí)大小來進(jìn)行分級，是當(dāng)今世界生產(chǎn)上最先進(jìn)的果實(shí)采后處理技術(shù)。
[0007]基于結(jié)構(gòu)照明的光學(xué)三維傳感技術(shù)在工業(yè)檢測、質(zhì)量控制、機(jī)器視覺、影視特技和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，傅里葉變換輪廓(FTP)的原理是將Ronchi光柵或正弦型光柵投影到被測物體表面，對觀察到光場進(jìn)行傅里葉分析、濾波和逆傅里葉變換，就可以從變形條紋圖形中提取三維面形和高度信。FTP處理流程(如圖6所示)。這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單、測量速度快，適合動態(tài)測量的優(yōu)點(diǎn)。在紅棗在線快速實(shí)時獲取三維面形信息后獲取大小，紋理，飽滿度等外部品質(zhì)方面具有重要的實(shí)用意義。
[0008]
現(xiàn)有技術(shù)如下:
⑴果蔬分級實(shí)驗裝置，中國專利，羅華平等，2009年可用于紅棗等果品的品質(zhì)快速在線分級。果品在線分級實(shí)驗裝置，通過兩次圖像采集過程對果品分級。
[0009]⑵一種新疆紅棗品質(zhì)分級建模方法，中國專利，羅華平等，2012年。物理細(xì)分和光譜細(xì)分相結(jié)合的方法，提取水分和糖度特征因子編碼分級建模。
[0010]利用現(xiàn)有的近紅外光譜TQ通用建模軟件可完成各種果品品質(zhì)校正建模。
[0011](3)南疆紅棗品質(zhì)多參數(shù)數(shù)字化評價系統(tǒng)，軟件著作權(quán)，羅華平等，2014 通過相機(jī)和光譜儀分別獲得南疆紅棗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)軟件。
[0012]在以上兩項已授權(quán)專利和一項軟件著作權(quán)部分內(nèi)容的基礎(chǔ)上完成現(xiàn)有的專利技術(shù)
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在對紅棗品質(zhì)表征參數(shù)不足、操作過程復(fù)雜和檢測結(jié)果不理想或無法連續(xù)在線采集等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法，以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的多參量表征、操作過程簡單和檢測結(jié)果準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法，主要包括:
第一階段利用結(jié)構(gòu)光投影照明法通過傳送帶上方的相機(jī)連續(xù)獲取紅棗圖像，通過傅里葉變換輪廓技術(shù)(FTP)獲得紅棗三維面形信息，處理后獲得大小，紋理、飽滿度等外部品質(zhì)信息，給出外部品質(zhì)權(quán)重因子A。
[0015]第二階段通過光譜儀采集南疆紅棗的近紅外光譜，經(jīng)光譜預(yù)處理和選取適當(dāng)算法，與建立的紅棗品質(zhì)校正模型比對之后，獲取紅棗的水分、糖度、酸度等內(nèi)部品質(zhì)信息B。并由二者權(quán)重因子之和D=A+B大小進(jìn)行品質(zhì)分級，用于品質(zhì)顯示或觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作完成分級過程。
[0016]第一階段:
利用結(jié)構(gòu)光照明FTP技術(shù)獲取紅棗三維面形信息。主要步驟如下
1、LCD投影儀作為投影裝置，依據(jù)不同測量環(huán)境的要求，通過計算機(jī)編程生成投影所需要的正弦光柵。
[0017]2、系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定，根據(jù)被測物體以及測量的要求改變條紋的周期、初始相位、對比度和亮度等參數(shù)。
[0018]3、調(diào)節(jié)C⑶與被測面的距離，使光柵像充滿整個C⑶像面；
4、采集圖像獲取紅棗大小、紋理，飽滿度信息。
[0019]第二階段:
利用光譜儀獲取紅棗內(nèi)部品質(zhì)信息
a、采集南疆紅棗的近紅外光譜，依據(jù)采集結(jié)果，光譜處理后提取特征因子后進(jìn)行光譜庫檢索；
b、依據(jù)光譜庫檢索結(jié)果，進(jìn)行光譜馬氏距離判斷，建立紅棗模型，用于品質(zhì)顯示或觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作完成分級過程。
[°02°] 進(jìn)一步地，在步驟a之前，還包括:
按大小和果重，對南疆紅棗進(jìn)行分選，通過相機(jī)獲取紅棗的顏色和紋理，投影法獲取飽滿度等外部品質(zhì)信息(見圖4)。
[0021]進(jìn)一步地，在步驟b之后，還包括:
依據(jù)南疆紅棗的糖度和含水量，設(shè)定閾值，對比校正紅棗模型。
[0022]進(jìn)一步地，在步驟b中，所述進(jìn)行光譜馬氏距離判斷，建立紅棗模型的操作，具體包括:
當(dāng)光譜馬氏距離判斷結(jié)果小于較高品質(zhì)一致的紅棗時，建立相應(yīng)的紅棗模型；
調(diào)用南疆紅棗模型庫進(jìn)行光譜對比，返回進(jìn)行光譜馬氏距離判斷的操作。
[0023]進(jìn)一步地，在步驟b中，所述進(jìn)行光譜馬氏距離判斷，建立紅棗模型的操作，具體還包括:
當(dāng)光譜馬氏距離判斷結(jié)果大于次品紅棗品質(zhì)時，建立相應(yīng)的紅棗模型。
[0024]進(jìn)一步地，所述次品紅棗，包括褐變紅棗和裂果紅棗。
[0025]本發(fā)明各實(shí)施例的南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法，由于主要包括:采集南疆紅棗的近紅外光譜，依據(jù)采集結(jié)果，進(jìn)行光譜庫檢索；依據(jù)光譜庫檢索結(jié)果，進(jìn)行光譜馬氏距離判斷，建立紅棗模型，用于品質(zhì)顯示或觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作完成分級過程;可以對南疆紅棗通過近紅外光譜掃描，對比校正模型數(shù)據(jù)庫，設(shè)定閾值，南疆紅棗的糖度和含水量等內(nèi)在品質(zhì)，結(jié)果用于品質(zhì)顯示或觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作完成分級過程;從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中對產(chǎn)品的破壞性大、操作過程復(fù)雜和檢測結(jié)果不理想的缺陷，以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的破壞性小、操作過程簡單和檢測結(jié)果準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0026]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0027]下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0028]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法中南疆紅棗品質(zhì)校正模型庫快速無損檢測應(yīng)用流程圖。
[0029]圖2為本發(fā)明南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法用于南疆紅棗品質(zhì)在線快速無損檢測流程圖。
[0030]圖3為本發(fā)明南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法用于和田玉棗初級模型分級校正庫運(yùn)行截圖。
[0031]圖4為本發(fā)明南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法，結(jié)構(gòu)光投影FTP測量紅棗大小、紋理、飽滿度測量示意圖。
[0032]其中，步驟:第一階段通過正旋光柵投影可以獲得紅棗品質(zhì)多參數(shù)表征量如紋理、飽滿度等紅棗的外觀品質(zhì)；第二階段通過光譜儀獲得紅棗內(nèi)部品質(zhì)如水分，糖度、酸度等信息。
[0033]圖5為紅棗多參量分級示意圖。
[0034]圖6為FTP處理流程。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0036]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1、圖2和圖3所示，提供了一種南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法。該南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法，具體涉及利用近紅外光譜儀在對紅棗樣品光譜采集過程中，通過光譜采集和建立的紅棗校正模型數(shù)據(jù)庫的光譜對比，由光譜距離確定采集樣品的品質(zhì)成分，用于快速無損檢測南疆紅棗的品質(zhì)。
[0037]本實(shí)施例的南疆紅棗品質(zhì)快速無損檢測方法，主要包括:
按大小和果重，對南疆紅棗進(jìn)行分選；
⑴采集南疆紅棗的近紅外光譜，依據(jù)采集結(jié)果，進(jìn)行光譜庫檢索；
⑵依據(jù)光譜庫檢索結(jié)果，進(jìn)行光譜馬氏距離判斷，建立紅棗模型，用于品質(zhì)