一种水果腐败区域的热红外图像提取系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及食品检测技术领域，具体涉及了一种水果腐败区域的热红外图像提取系统及方法。该系统包括控制单元、焦平面探测器、旋转轮、反射镜系统及黑体；所述反射镜系统用于形成可变的监测视场；所述黑体设置在待测水果的周围且处于监测视场的范围内；所述旋转轮上设有偏振片和通孔，所述旋转轮用于带动偏振片和通孔在所述反射镜系统的镜头前切换；所述焦平面探测器与控制单元连接，用于获取监测视场内的热红外图像并反馈至控制单元。该系统可实现对水果腐败区域的快速提取与检测；通过偏振片获取不同角度的偏振热红外图像，并结合原始热红外图像信息及黑体实时标定技术，有效提高了检测结果的精度；该系统还可适用于不同规模水果腐败的监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及食品检测
，尤其涉及一种水果腐败区域的热红外图像提取系统及方法。
技术介绍
探测水果腐败的常规方法一般是根据感官人为地判断变质状态，带有很大的主观性，不能实现连续监测，难以定量化。X-ray成像技术和核磁共振成像技术是两种比较有效的水果擦伤探测技术，但是昂贵的成本致使其很少在实际应用中使用。近红外反射率成像技术由于探测擦伤成本较低，因此具有很大的发展前景，但是在擦伤探测过程中需要一个主动光源照射水果表面，容易受到果皮颜色及光源装置的影响。红外热成像技术作为测量物体表面发射红外能量的技术，相对于X-ray成像和核磁共振成像技术成本较低，工作方式灵活，能够在非破坏非接触的情况下快速对物体表面温度进行测量。因此，红外热图像技术在农业与生态领域具有很多的应用。由于水果表面擦伤与完好组织的热扩散系数不同，导致擦伤与完好组织部位的温度不同，温度的差异可以使用红外热图像技术进行探测。标准红外成像技术容易受到环境的影响，造成检测结果具有偏差，而红外偏振成像技术不仅能够探测目标景物的红外光强图像，而且能够同时获取目标景物的偏振信息，因此可以显著提高标准红外图像的质量，有效地克服一些特殊自然环境条件带来的影响。因此，针对以上不足，需要一种可快速提取与检测水果腐败区域的系统及方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供了一种水果腐败区域的热红外图像提取系统及方法，使得实现对水果腐败区域的快速提取与检测。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种水果腐败区域的热红外图像提取系统，其包括控制单元及在控制单元的一侧依次设置的焦平面探测器、旋转轮、反射镜系统及黑体；所述反射镜系统用于对待测水果形成可变化的监测视场；所述黑体设置在待测水果的周围且处于监测视场的范围内；所述旋转轮上设有偏振片和通孔，所述旋转轮带动偏振片和通孔在所述反射镜系统的镜头前切换；所述焦平面探测器与控制单元连接，用于获取监测视场内的热红外图像并反馈至控制单元。其中，还包括与旋转轮连接的驱动单元，所述驱动单元用于驱动旋转轮在所述反射镜系统的镜头前旋转；所述控制单元与驱动单元连接，用于控制所述驱动单元的启闭。其中，所述偏振片的数量为多个，且每个偏振片的偏振角度不同。其中，所述偏振片与通孔分别沿旋转轮的径向均匀布置。其中，所述偏振片的数量为五个。其中，所述反射镜系统包括主镜和副镜，所述主镜位于靠近所述旋转轮的一侧，在主镜的中心处设有穿孔；所述副镜与主镜同轴设置；所述主镜用于将待测产品的入射光线反射至副镜上，所述副镜用于将主镜反射来的光线再次反射进入所述穿孔内以形成可变化的监测视场。其中，所述主镜使用球面镜，靠近副镜的一侧为凹面；所述副镜使用凸面镜，靠近主镜的一侧为凸面。其中，所述黑体包括第一黑体和第二黑体，所述第一黑体位于待测水果的一侧，所述第二黑体位于待测水果的另一侧。此外，本专利技术还提供一种水果腐败区域的热红外图像提取方法，其包括如下步骤：S1、通过反射镜系统对待测水果的监测视场进行调整；S2、将不同温度的黑体置于待测水果的周围且处于监测视场的范围内；S3、通过旋转轮使通孔及偏振片在反射镜系统的镜头前切换；S4、利用焦平面探测器获取原始热红外图像和偏振热红外图像；其中，原始热红外图像为焦平面探测器在通孔切换至镜头前时所获取的图像，偏振热红外图像为焦平面探测器在偏振片切换至镜头前时所获取的图像；S5、通过控制单元将获取的偏振热红外图像加权平均后，结合原始热红外图像及黑体实时标定技术对图像进行边缘提取，从而得到待测水果不同腐败程度的边缘及温度分布。其中，步骤S1通过调节主镜和副镜之间的距离对待测水果的监测视场进行调整。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的水果腐败区域的热红外图像提取系统通过使用偏振片获取不同角度的偏振热红外图像，从而获取了水果腐败区域更多的偏振信息，并结合原始热红外图像信息及黑体实时标定技术，有效提高了检测结果的精度；利用卡塞格林式反射镜系统可以实现不同规模水果腐败的监测。基于该系统的基础上本专利技术还提供一种水果腐败区域的热红外图像提取的提取方法，可实现不同腐败程度水果腐败区域的边缘提取及温度分布的快速探测，通过提取水果腐败区域的边缘及温度分布信息，从而快速检测水果腐败区域的边缘及分布。附图说明图1为本专利技术实施例水果腐败区域的热红外图像提取系统的结构示意图。其中，1：第一黑体；2：第二黑体；3：副镜；4：主镜；5：偏振片；6：通孔；7：旋转轮；8：驱动单元；9：焦平面探测器；10：控制单元；11：水果。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，本实施例提供的水果腐败区域的热红外图像提取系统，其包括控制单元10及在控制单元10的一侧依次设置的焦平面探测器9、旋转轮7、反射镜系统及黑体；其中，反射镜系统用于对待测水果形成可变化的监测视场，可以采用卡塞格林式，其监测视场可根据实际需要进行调整，从而实现不同规模水果腐败的监测；其中，黑体设置在待测水果的周围且处于监测视场的范围内，利用不同温度的黑体进行实时标定，以减小由于焦平面探测器9响应不均等造成的误差；其中，旋转轮7位于焦平面探测器9与反射镜系统之间，且在旋转轮7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水果腐败区域的热红外图像提取系统，其特征在于，包括控制单元(10)及在控制单元(10)的一侧依次设置的焦平面探测器(9)、旋转轮(7)、反射镜系统及黑体；所述反射镜系统用于对待测水果形成可变化的监测视场；所述黑体设置在待测水果的周围且处于监测视场的范围内；所述旋转轮(7)上设有偏振片(5)和通孔(6)，所述旋转轮(7)带动偏振片(5)和通孔(6)在所述反射镜系统的镜头前切换；所述焦平面探测器(9)与控制单元(10)连接，用于获取监测视场内的热红外图像并反馈至控制单元(10)。

【技术特征摘要】
1.一种水果腐败区域的热红外图像提取系统，其特征在于，包括
控制单元(10)及在控制单元(10)的一侧依次设置的焦平面探测器
(9)、旋转轮(7)、反射镜系统及黑体；所述反射镜系统用于对待测
水果形成可变化的监测视场；所述黑体设置在待测水果的周围且处于
监测视场的范围内；所述旋转轮(7)上设有偏振片(5)和通孔(6)，
所述旋转轮(7)带动偏振片(5)和通孔(6)在所述反射镜系统的镜
头前切换；所述焦平面探测器(9)与控制单元(10)连接，用于获取
监测视场内的热红外图像并反馈至控制单元(10)。
2.根据权利要求1所述的水果腐败区域的热红外图像提取系统，
其特征在于，还包括与旋转轮(7)连接的驱动单元(8)，所述驱动单
元(8)用于驱动旋转轮(7)在所述反射镜系统的镜头前旋转；所述
控制单元(10)与驱动单元(8)连接，用于控制所述驱动单元(8)
的启闭。
3.根据权利要求2所述的水果腐败区域的热红外图像提取系统，
其特征在于，所述偏振片(5)的数量为多个，且每个偏振片(5)的
偏振角度不同。
4.根据权利要求3所述的水果腐败区域的热红外图像提取系统，
其特征在于，所述偏振片(5)与通孔(6)分别沿旋转轮(7)的径向
均匀布置。
5.根据权利要求4所述的水果腐败区域的热红外图像提取系统，
其特征在于，所述偏振片(5)的数量为五个。
6.根据权利要求1所述的水果腐败区域的热红外图像提取系统，
其特征在于，所述反射镜系统包括主镜(4)和副镜(3)，所述主镜(4)
位于靠近所述旋转轮(7)的一侧，在主镜(4)的中心处设有穿孔；
所述副镜(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文刚，董大明，矫雷子，鲍锋，李文龙，赵贤德，郎筠，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11