一种南疆红枣多参量品质快速无损检测方法技术

本发明专利技术公开了一种南疆红枣品质多参量快速无损检测方法，包括：第一阶段利用结构光投影照明法通过传送带上方的相机连续获取红枣图像，通过傅里叶变换轮廓技术获得红枣三维面形信息，处理后获得大小，纹理、饱满度等外部品质信息，给出外部品质权重因子A，第二阶段通过光谱仪采集南疆红枣的近红外光谱，经光谱预处理和选取适当算法，与建立的红枣品质校正模型比对之后，获取红枣内部品质信息B，并进行品质分级，用于品质显示或触发执行机构动作完成分级过程。本发明专利技术提供的方法，可以克服现有技术中对产品的获取信息少、操作过程复杂和检测结果不理想等缺陷，以实现对产品的多参量、操作过程简单和检测结果准确性好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无损检测
，具体地，涉及一种南疆红枣品质快速无损检测方法。
技术介绍
南疆仅兵团的红枣种植面积就已经超过150万亩，南疆红枣多参量表征方法为本专利的实施提供了广阔市场。目前，国内只有一个有关近红外光谱检测的国家标准，即饲料中水分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨酸、快速测定近红外光谱法（标准号为GB/T18868-2002）。日前，国家粮食局针对我国粮食收购的需要，已经开展了‘小麦蛋白测定-近红外法’、‘小麦水分测定-近红外法’等标准制定工作。总体来说，我国在饲料、粮食、烟草和国防等行业中已经率先开展了近红外分析标准工作，对我国质量控制体系和近红外分析科学发展具有重大的现实意义。红枣栽培面积迅速增长对快速无损检测设备需求，这对矛盾制约果品市场快速发展，特别是在南疆红枣现在主流分选方式依然是基于外观和果重的机械加人工的分选方式，这种方式严重制约了红枣这一特色产业的快速发展。由于红枣产量大，糖度高在市场上很受欢迎，但受近红外相应果品校正库的制约，一些先进的进口设备依然不能发挥应用的作用，一定程度上制约了红枣产业的发展步法，所以我区主流分级方式现在主流分选方式依然是基于外观和果重的机械加人工的分选方式，现在红枣的品质分级标准也仅限于果重和尺寸上的分级，由于传统的糖度测量手段是选取样品破开或挤汁但这样就会破坏红枣的完整，而且检测结果受样品选取的影响很大，所以迟迟未对这一体现优势很重要糖度给出具体分级标准。国外的红枣分级已经相当成熟并且形成了一定的规模。美国、欧洲以及澳大利亚等发达国家，红枣几乎100％的都经过机械化的分级。既按果实着色程度又按果实大小来进行分级，是当今世界生产上最先进的果实采后处理技术。基于结构照明的光学三维传感技术在工业检测、质量控制、机器视觉、影视特技和生物医学等领域有广泛的应用，傅里叶变换轮廓(FTP)的原理是将Ronchi光栅或正弦型光栅投影到被测物体表面，对观察到光场进行傅里叶分析、滤波和逆傅里叶变换，就可以从变形条纹图形中提取三维面形和高度信。FTP处理流程（如图6所示）。这种方法具有结构简单、测量速度快，适合动态测量的优点。在红枣在线快速实时获取三维面形信息后获取大小，纹理，饱满度等外部品质方面具有重要的实用意义。现有技术如下：⑴果蔬分级实验装置，中国专利，罗华平等，2009年可用于红枣等果品的品质快速在线分级。果品在线分级实验装置，通过两次图像采集过程对果品分级。⑵一种新疆红枣品质分级建模方法，中国专利，罗华平等，2012年。物理细分和光谱细分相结合的方法，提取水分和糖度特征因子编码分级建模。利用现有的近红外光谱TQ通用建模软件可完成各种果品品质校正建模。（3）南疆红枣品质多参数数字化评价系统，软件著作权，罗华平等，2014通过相机和光谱仪分别获得南疆红枣基础数据软件。在以上两项已授权专利和一项软件著作权部分内容的基础上完成现有的专利技术在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在对红枣品质表征参数不足、操作过程复杂和检测结果不理想或无法连续在线采集等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种南疆红枣品质快速无损检测方法，以实现对产品的多参量表征、操作过程简单和检测结果准确性好的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种南疆红枣品质快速无损检测方法，主要包括：第一阶段利用结构光投影照明法通过传送带上方的相机连续获取红枣图像，通过傅里叶变换轮廓技术(FTP)获得红枣三维面形信息，处理后获得大小，纹理、饱满度等外部品质信息，给出外部品质权重因子A。第二阶段通过光谱仪采集南疆红枣的近红外光谱，经光谱预处理和选取适当算法，与建立的红枣品质校正模型比对之后，获取红枣的水分、糖度、酸度等内部品质信息B。并由二者权重因子之和D=A+B大小进行品质分级，用于品质显示或触发执行机构动作完成分级过程。第一阶段：利用结构光照明FTP技术获取红枣三维面形信息。主要步骤如下1、LCD投影仪作为投影装置，依据不同测量环境的要求，通过计算机编程生成投影所需要的正弦光栅。2、系统参数标定，根据被测物体以及测量的要求改变条纹的周期、初始相位、对比度和亮度等参数。3、调节CCD与被测面的距离，使光栅像充满整个CCD像面；4、采集图像获取红枣大小、纹理，饱满度信息。第二阶段：利用光谱仪获取红枣内部品质信息a、采集南疆红枣的近红外光谱，依据采集结果，光谱处理后提取特征因子后进行光谱库检索；b、依据光谱库检索结果，进行光谱马氏距离判断，建立红枣模型，用于品质显示或触发执行机构动作完成分级过程。进一步地，在步骤a之前，还包括：按大小和果重，对南疆红枣进行分选，通过相机获取红枣的颜色和纹理，投影法获取饱满度等外部品质信息（见图4）。进一步地，在步骤b之后，还包括：依据南疆红枣的糖度和含水量，设定阈值，对比校正红枣模型。进一步地，在步骤b中，所述进行光谱马氏距离判断，建立红枣模型的操作，具体包括：当光谱马氏距离判断结果小于较高品质一致的红枣时，建立相应的红枣模型；调用南疆红枣模型库进行光谱对比，返回进行光谱马氏距离判断的操作。进一步地，在步骤b中，所述进行光谱马氏距离判断，建立红枣模型的操作，具体还包括：当光谱马氏距离判断结果大于次品红枣品质时，建立相应的红枣模型。进一步地，所述次品红枣，包括褐变红枣和裂果红枣。本专利技术各实施例的南疆红枣品质快速无损检测方法，由于主要包括：采集南疆红枣的近红外光谱，依据采集结果，进行光谱库检索；依据光谱库检索结果，进行光谱马氏距离判断，建立红枣模型，用于品质显示或触发执行机构动作完成分级过程；可以对南疆红枣通过近红外光谱扫描，对比校正模型数据库，设定阈值，南疆红枣的糖度和含水量等内在品质，结果用于品质显示或触发执行机构动作完成分级过程；从而可以克服现有技术中对产品的破坏性大、操作过程复杂和检测结果不理想的缺陷，以实现对产品的破坏性小、操作过程简单和检测结果准确性好的优点。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术南疆红枣品质快速无损检测方法中南疆红枣品质校正模型库快速无损检测应用流程图。图2为本专利技术南疆红枣品质快速无损检测方法用于南疆红枣品质在线快速无损检测流程图。图3为本专利技术南疆红枣品质快速无损检测方法用于和田玉枣初级模型分级校正库运行截图。图4为本专利技术南疆红枣品质快速无损检测方法，结构光投影FTP测量红枣大小、纹理、饱满度测量示意图。其中，步骤：第一阶段通过正旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种南疆红枣品质多参量快速无损检测方法，其特征在于，包括：a、采集南疆红枣的近红外光谱，依据采集结果，进行光谱库检索；b、依据光谱库检索结果，进行光谱马氏距离判断，建立红枣模型，用于品质显示或触发执行机构动作完成分级过程。

【技术特征摘要】
1.一种南疆红枣品质多参量快速无损检测方法，其特征在于，包括：
a、采集南疆红枣的近红外光谱，依据采集结果，进行光谱库检索；
b、依据光谱库检索结果，进行光谱马氏距离判断，建立红枣模型，用于品质显示或触发执行机构动作完成分级过程。
2.根据权利要求1所述的南疆红枣品质多参量快速无损检测方法，其特征在于，在步骤a之前，还包括：
按大小和果重，对南疆红枣进行分选。
3.根据权利要求1所述的南疆红枣品质多参量快速无损检测方法，其特征在于，在步骤b之后，还包括：
依据南疆红枣的糖度和含水量，设定阈值，对比校正红枣模型。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的南疆红枣品质多参...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华平，郭玲，刘新华，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65