【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于果实成熟度检测相关，更具体地，涉及一种果实成熟度检测方法及装置。
技术介绍
1、为了检测植物的生长状况，近年来发展了包括生物分子分析、挥发性有机物(volatile organic compounds，voc)特征分析和机器视觉技术在内的多种检测技术。
2、专利(cn115950833a)公开了一种基于高光谱成像技术和循环神经网络的加工番茄品质检测方法、系统、设备及介质，能够同时检测加工番茄的可溶性固形物含量、番茄红素含量、硬度、可滴定酸含量和成熟度。该加工番茄品质检测技术虽然提高了检测效率和准确性，但存在成本高、环境控制要求严格以及检测变量单一的局限性。专利(cn116879220a)公开了一种基于机器视觉和近红外光谱分析技术的水果含糖度检测仪及其检测方法，能够无损、无接触地快速检测水果的含糖度。然而，其对某些水果的穿透力有限，对厚皮或不透明果肉的水果检测不敏感，且检测变量相对单一，限制了其应用范围和准确性。
3、现有技术无法实现对果实生长过程中成熟度的实时与长期检测，限制了农业生产中对果实品质的及时管理。因此，开发一种果实成熟度检测方法及装置，能适应果实的动态生长过程、提供精准实时的监测数据，对现代农业和植物科学研究具有显著意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种果实成熟度检测方法及装置，能够动态监测植物果实的生长状态、进行量化分析以及成熟度评估。
2、本专利技术提供的果实成熟度检测方法及
3、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种果实成熟度检测方法，包括以下步骤：
4、s1采集待判定果实的多个物理参数，将采集的多个物理参数与多个预设特征阈值进行比较，判断待判定果实的多个物理参数是否均大于各自的预设特征阈值，否，待判定果实不成熟，是，转步骤s2；
5、s2将多个所述物理参数分别输入预设的机器学习模型中获得各自对应的特征值；将获得的所述特征值输入预设的神经网络模型中获得各个特征值对应的概率权重；
6、s3利用所述特征值和概率权重构建概率函数，将计算获得的概率函数值与预设的成熟度判定标准进行比较，以此获得待判定果实的成熟度。
7、进一步地，在一种可能的实现方式中，步骤s1中所述物理参数包括果实表皮的温度数据和湿度数据、果实释放的乙烯气体含量数据、果实表皮的可见光波段光谱数据以及红外光波段光谱数据。
8、进一步地，在一种可能的实现方式中，步骤s1中将采集的多个物理参数与多个预设特征阈值进行比较的具体方法如下：
9、步骤1，比较果实表皮的温度数据和湿度数据是否大于设定的阈值，如是，则继续执行步骤2，否则，判定不成熟；
10、步骤2，比较果实表皮的可见光波段光谱数据是否大于设定的阈值，如是，则继续执行步骤3，否则，判定不成熟；
11、步骤3，比较果实表皮的红外光波段光谱数据是否大于设定的阈值，如是，则继续执行步骤4，否则，判定不成熟；
12、步骤4，比较果实释放的乙烯气体含量数据是否大于设定的阈值，如是，则继续执行步骤s2，否则，判定不成熟。
13、进一步地，在一种可能的实现方式中，所述概率函数的关系式如下：
14、
15、其中f(x)为果实x的成概率函数值，和为各个物理参数对应的特征值，w1，w2，w3和w4为各特征值对应的概率权重。
16、进一步地，在一种可能的实现方式中，步骤s3中所述预设成熟度判定标准分为四个等级，一级概率函数的取值范围为1.0～0.75，二级概率函数的取值范围为0.75～0.5，三级概率函数的取值范围为0.5～0.25，四级概率函数的取值范围为0.25～0，其中一级成熟度最高，二级、三级、四级成熟度依次降低。
17、按照本专利技术的第二个方面，提供了一种果实成熟度检测装置，用于实现上任一项实现方式中的果实成熟度检测方法。果实成熟度检测装置包括温湿度检测模块、voc气体传感模块和光谱传感模块；所述温湿度检测模块、所述voc气体传感模块和所述光谱传感模块均通过封装件封装；所述温湿度检测模块、所述voc气体传感模块和所述光谱传感模块之间通过弹性件连接，所述弹性件用于原位贴附在果实表面并随果实生长产生变形，实现动态监测植物果实的生长状态、进行量化分析以及成熟度评估。
18、进一步地，在一种可能的实现方式中，所述弹性件与所述封装件的材料均为聚二甲基硅氧烷，所述弹性件与所述封装件使用的聚二甲基硅氧烷的交联比例不同，所述封装件的刚度大于所述弹性件的刚度。
19、进一步地，在一种可能的实现方式中，所述光谱传感模块包括光谱传感器、白光光源和红外光光源；所述白光光源和所述红外光光源分别固定在所述光谱传感器的两侧，所述白光光源用于为光谱传感器可见光波段的监测提供主动光源，所述红外光光源用于为光谱传感器红外光波段的监测提供主动光源。
20、进一步地，在一种可能的实现方式中，果实成熟度检测装置还包括集成控制模块，所述集成控制模块通过柔性电路与所述温湿度检测模块、所述voc气体传感模块和所述光谱传感模块连接。
21、进一步地，在一种可能的实现方式中，果实成熟度检测装置还包括用户端和服务器端，所述用户端用于接收所述集成控制模块传输的数据，所述服务器端用于分析所述用户端接收的数据并将分析结果反馈至用户端。
22、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
23、1.本专利技术提供的果实成熟度检测方法，能够将多个测量数据进行综合分析，结合机器学习模型和神经网络模型，实现了对番茄成熟度的精确评估。
24、2.本专利技术提供的果实成熟度检测装置，通过同步采集果实表皮的温湿度、果皮光谱值和乙烯气体释放量等多维度信息，显著提高了测量的可靠性和数据的丰富性。此方法有效地解决了传统单一传感器测量中存在的数据局限性问题，避免了因数据单一性导致的可靠性不足的问题。
25、3.本专利技术提供的果实成熟度检测装置，能贴附到番茄表面，满足番茄在生长过程中的大变形条件下传感器功能的稳定性，完成番茄长期同位监测。
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1.一种果实成熟度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的果实成熟度检测方法，其特征在于，步骤S1中所述物理参数包括果实表皮的温度数据和湿度数据、果实释放的乙烯气体含量数据、果实表皮的可见光波段光谱数据以及红外光波段光谱数据。
3.如权利要求2所述的果实成熟度检测方法，其特征在于，步骤S1中将采集的多个物理参数与多个预设特征阈值进行比较的具体方法如下：
4.一种果实成熟度检测装置，用于实施上述权利要求1-3任一项所述的果实成熟度检测方法，其特征在于，包括温湿度检测模块、VOC气体传感模块和光谱传感模块；所述温湿度检测模块、所述VOC气体传感模块和所述光谱传感模块均通过封装件封装；封装后的所述温湿度检测模块、所述VOC气体传感模块和所述光谱传感模块之间通过弹性件连接，所述弹性件用于原位贴附在果实表面并随果实生长产生变形。
5.如权利要求4所述的果实成熟度检测装置，其特征在于，所述弹性件与所述封装件的材料均为聚二甲基硅氧烷，所述弹性件与所述封装件使用的聚二甲基硅氧烷的交联比例不同，所述封装件的刚度大于所述弹性件的刚度
6.如权利要求4所述的果实成熟度检测装置，其特征在于，所述光谱传感模块包括光谱传感器、白光光源和红外光光源；所述白光光源和所述红外光光源分别固定在所述光谱传感器的两侧，所述白光光源用于为光谱传感器可见光波段的监测提供主动光源，所述红外光光源用于为光谱传感器红外光波段的监测提供主动光源。
7.如权利要求4所述的果实成熟度检测装置，其特征在于，还包括集成控制模块，所述集成控制模块通过柔性电路与所述温湿度检测模块、所述VOC气体传感模块和所述光谱传感模块连接，用于存储和传输所述温湿度检测模块、所述VOC气体传感模块和所述光谱传感模块采集的数据。
8.如权利要求7所述的果实成熟度检测装置，其特征在于，还包括用户端和服务器端，所述用户端用于接收所述集成控制模块传输的数据，所述服务器端用于分析所述用户端接收的数据并将分析结果反馈至用户端。
...【技术特征摘要】
1.一种果实成熟度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的果实成熟度检测方法，其特征在于，步骤s1中所述物理参数包括果实表皮的温度数据和湿度数据、果实释放的乙烯气体含量数据、果实表皮的可见光波段光谱数据以及红外光波段光谱数据。
3.如权利要求2所述的果实成熟度检测方法，其特征在于，步骤s1中将采集的多个物理参数与多个预设特征阈值进行比较的具体方法如下：
4.一种果实成熟度检测装置，用于实施上述权利要求1-3任一项所述的果实成熟度检测方法，其特征在于，包括温湿度检测模块、voc气体传感模块和光谱传感模块；所述温湿度检测模块、所述voc气体传感模块和所述光谱传感模块均通过封装件封装；封装后的所述温湿度检测模块、所述voc气体传感模块和所述光谱传感模块之间通过弹性件连接，所述弹性件用于原位贴附在果实表面并随果实生长产生变形。
5.如权利要求4所述的果实成熟度检测装置，其特征在于，所述弹性件与所述封装件的材料均为聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志刚，赵鑫，蒋嵚，赵提勇，董兴兴，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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