通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法。制作具有不同光学特性参数的固体仿体，并根据标准方法与理论公式计算获得其光学特性参数的参考值，通过农产品光学特性参数检测装置在可见‑近红外波段下进行检测，获得不同波长下的光学特性参数的测量值，根据不同固体仿体在各波长下的光学特性参数的测量值与参考值对应的关系进行拟合获得拟合参数，在通过农产品光学特性参数检测装置测量实际样品后，用拟合参数对测量获得的光学特性参数的测量值进行修正。本发明专利技术的模具模块化成本低，制作固体仿体时间短，制作的固定固体仿体能够长期保存，完成对检测装置的校正，提高农产品光学特性的检测精度。

Method for correcting optical characteristics of agricultural products through self made solid imitation

The invention discloses a method for correcting an optical characteristic detecting device of a farm product by making a solid imitation of itself. Production of solid phantoms with different optical parameters, and calculate the optical parameters of the reference value according to the standard method and theoretical formula, were detected in visible near infrared band by detecting the optical parameters of the agricultural products obtained under different wavelength measurement device, the optical characteristics of the values of the parameters according to the measurement of optical parameters different solid phantoms in each wavelength of the value and reference value were obtained through fitting fitting parameters of the corresponding relationship, through the optical characteristic parameters of agricultural products detection device to measure the actual sample, measurement of optical parameters obtained by fitting the parameters of measured values are corrected. The die of the invention has low modularization cost, short time for making solid imitation body, fixed solid imitated body can be preserved for a long time, the correcting of the detecting device is finished, and the detecting precision of the optical property of the agricultural product is improved.

【技术实现步骤摘要】
通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法
本专利技术涉及一种装置的校正方法，尤其是涉及了一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法。
技术介绍
生物组织光学特性的检测技术在食品和农产品品质检测中得到了广泛的研究和应用。自从Norris在1964年将近红外光谱技术用于农产品检测中，大多数传统近红外光谱技术研究都是将该技术用于农产品化学成分的无损检测。然而，光在生物组织的传播与衰减主要存在两种形式：吸收与散射，可以用吸收系数与约化散射系数来表征。可见-近红外波段下的吸收系数与农产品中的一些重要的化学成分(如：SSC)相关，而散射通常与其微观物理结构相关。所以对于农产品品质检测，测量这两种参数有很大意义。在农产品检测领域，有一些已有研究：时间分辨反射光谱法；空间分辨光谱法；基于高光谱的空间分辨法；空间频域成像法以及积分球法。在这些方法用于实际检测之前，需要使用标准物质对这些光谱或图像装置与仪器以及相应的算法进行校正与精度验证。这些标准物质被称为固体仿体。固体仿体的光学特性参数应包含农产品光学特性参数的范围，这样可以实现对不同检测系统较大光学特性参数范围内的校正。目前已有研究中的固体仿体有固体与液体两类，但是固体仿体能够长期保存且可以制作成不同形状，更能够满足农产品检测的实际情况。目前对于农产品的固体仿体制作在国内还属空白，国外有商品化的固体仿体但是成本较高。由于不同的农产品光学特性参数检测装置需要大量的，且形状大小不同的固体仿体，所以需要开发出一套低成本且制作简单的固体仿体制作方法，以及相应的校正方法。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法。本专利技术的技术方案如下步骤：1)制作具有不同光学特性参数的固体仿体，并根据标准方法与理论公式计算获得其光学特性参数的参考值；2)针对步骤1)中制作成的固体仿体，通过农产品光学特性参数检测装置在可见-近红外波段下进行检测，获得不同波长下的光学特性参数(吸收系数和约化散射系数)的测量值；3)根据不同固体仿体在各波长下的光学特性参数的测量值与参考值一一对应的关系进行拟合获得拟合参数；4)在通过农产品光学特性参数检测装置测量实际样品后，通过步骤3)获得的拟合参数对测量获得的光学特性参数的测量值进行修正。所述的光学特性参数是包括吸收系数与约化散射系数。所述的步骤3)和步骤4)具体是：先制作用于校正检测装置吸收系数的n个约化散射系数相同且吸收系数不同的固体仿体，同时制作用于校正检测装置约化散射系数的m个吸收系数相同且约化散射系数不同的固体仿体；然后根据不同固体仿体在同一波长下的吸收系数与约化散射系数的测量值与参考值采用以下公式进行计算获得n个固体仿体吸收系数的参考值与测量值比值的均值k(μa)λ和m个固体仿体约化散射系数的参考值与测量值比值的均值k(μ’s)λ作为拟合参数：其中，λ表示波长，μa(i)ref与μa(i)mea分别代表所有n个固体仿体中第i个固体仿体的吸收系数的参考值与测量值，μ’s(j)ref与μ’s(j)mea分别代表所有m个固体仿体中j个固体仿体的约化散射系数的参考值与测量值；最后对于该波长下，通过农产品光学特性参数检测装置测量实际样品获得的吸收系数和约化散射系数采用以下公式进行线性修正，即将检测装置测得的吸收系数和约化散射系数分别乘以各自的拟合参数k(μa)λ与k(μ’s)λ：μa(i)calibrated＝k(μa)λ*μa(i)meaμ's(j)calibrated＝k(μ's)λ*μ's(j)mea其中，μa(i)calibrated与μa(i)mea分别代表所有n个固体仿体中第i个固体仿体的吸收系数的校正后值与测量值，μ’s(j)ref与μ’s(j)mea分别代表所有m个固体仿体中第j个固体仿体的约化散射系数的校正后值与测量值。所述的固体仿体的制作是以印度墨水(IndiaInk)作为吸收子、以二氧化钛(TiO2)作为散射子、以聚氨酯AB料作为基底材料使用不同模具制作形成不同形状的的固体仿体。所述的固体仿体的制作具体步骤为：1.1)根据农产品光学特性参数值的吸收系数与约化散射系数值的范围和所需制作的固体仿体的大小，确定固体仿体中印度墨水、二氧化钛和聚氨酯AB料的质量，三者分别为a份、b份、c份；1.2)将0.5a份印度墨水混合到0.5c份的聚氨酯A料中得到混合液Ⅰ，将b份TiO2和0.5a份印度墨水一起混合到0.5c份的聚氨酯B料中得到混合液Ⅱ；1.3)将混合液Ⅰ与混合液Ⅱ放到超声波清洗机振荡并使用玻璃棒搅拌，使其均匀混合，得到混合液Ⅲ；1.4)将混合液Ⅲ放入真空干燥箱抽真空10-15分钟，每1分钟取出放到超声波清洗机振荡并使用玻璃棒搅拌一次；1.5)将抽真空后的混合液Ⅲ注入到模具中，放置常温下待其凝固，获得固体仿体。从所述步骤1.3)制成的混合液I中取一部分放入比色皿中，通过使用QUANTUMNORTHWEST公司的温控比色皿支架测其吸光度和比色皿的厚度，根据吸光度和比色皿的厚度通过朗伯比尔定律计算获得吸收系数μa的参考值，通过米氏理论计算获得约化散射系数μ’s的参考值。所述的比色皿是采用QUANTUMNORTHWEST公司的温控比色皿。针对不同的平台与方法的校正需求，所述模具包括三种针对不同使用需求的模具，分别是用于制作薄平板型固体仿体的模具、用于制作厚平板型固体仿体的模具和用于制作带半球厚板型固体仿体的模具，模具通过模块化组件搭建而成；模块化组件具体包括底座板、薄中间板、注射器、厚中间板、烧杯和半球板，薄中间板和厚中间板均为中部开有通槽的环形结构，环形结构的侧壁开有用于注入液体的径向通道，底座板为一块平板结构，半球板为一端中心带有凸台的平板结构，半球板非凸台端面中心开有半球形孔。所述的用于制作薄平板型固体仿体的模具主要由两块底座板以及两块底座板之间的薄中间板构成，注射器中的混合液通过薄中间板侧壁的径向通道注入。所述的用于制作厚平板型固体仿体的模具主要由一块底座板和置于底座板上的厚中间板构成，烧杯中的混合液倒入厚中间板中间的通槽和底座板形成的容腔中。所述的用于制作带半球厚板型固体仿体的模具主要由一块半球板和置于半球板非凸台端面上的厚中间板构成，烧杯中的混合液倒入厚中间板中间的通槽和半球板形成的容腔中。本专利技术根据不同检测装置的校正需求特别设计并制作上述模具来制作不同形状和尺寸的固体仿体。对于积分球系统，要求测得样本的反射率与透射率，所以样本不能太厚，因此本专利技术特别地采用薄平板型固体仿体的模具，厚度约为10mm。对于时间分辨光谱系统、空间分辨光谱系统和基于高光谱的空间分辨系统，空间频域成像系统要求样本为半无限介质，因此本专利技术特别地采用厚平板型固体仿体的模具，厚度约为50mm。另外对于成像系统来说，由于很多农产品并不是平板状，所以设计有带半球形的固体仿体以校正成像系统检测曲面样本的精度，因此本专利技术特别地采用带半球厚板型固体仿体的模具。本专利技术的有益效果是：本专利技术的模具采用模块化设计，成本低，制作固体仿体时间短，制作的固定固体仿体能够长期保存。本专利技术能在满足农产品光学特性参数范围前提下，完成对检测装置的校正，提高农产品光学特性的检测精度。附图说明图1是薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法，其特征在于方法的步骤为：1)制作具有不同光学特性参数的固体仿体，并根据标准方法与理论公式计算获得其光学特性参数的参考值；2)针对步骤1)中制作成的固体仿体，通过农产品光学特性参数检测装置在可见‑近红外波段下进行检测，获得不同波长下的光学特性参数的测量值；3)根据不同固体仿体在各波长下的光学特性参数的测量值与参考值对应的关系进行拟合获得拟合参数；4)在通过农产品光学特性参数检测装置测量实际样品后，通过步骤3)获得的拟合参数对测量获得的光学特性参数的测量值进行修正。

【技术特征摘要】
1.一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法，其特征在于方法的步骤为：1)制作具有不同光学特性参数的固体仿体，并根据标准方法与理论公式计算获得其光学特性参数的参考值；2)针对步骤1)中制作成的固体仿体，通过农产品光学特性参数检测装置在可见-近红外波段下进行检测，获得不同波长下的光学特性参数的测量值；3)根据不同固体仿体在各波长下的光学特性参数的测量值与参考值对应的关系进行拟合获得拟合参数；4)在通过农产品光学特性参数检测装置测量实际样品后，通过步骤3)获得的拟合参数对测量获得的光学特性参数的测量值进行修正。2.根据权利要求书1所述的一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法，其特征在于：所述的光学特性参数是包括吸收系数与约化散射系数。3.根据权利要求书1所述的一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法，其特征在于：所述的步骤3)和步骤4)具体是：先制作用于校正检测装置吸收系数的n个约化散射系数相同且吸收系数不同的固体仿体，同时制作用于校正检测装置约化散射系数的m个吸收系数相同且约化散射系数不同的固体仿体；然后根据不同固体仿体在同一波长下的吸收系数与约化散射系数的测量值与参考值采用以下公式进行计算获得吸收系数的参考值与测量值比值的均值k(μa)λ和约化散射系数的参考值与测量值比值的均值k(μ’s)λ作为拟合参数：其中，λ表示波长，μa(i)ref与μa(i)mea分别代表所有n个固体仿体中第i个固体仿体的吸收系数的参考值与测量值，μ’s(j)ref与μ’s(j)mea分别代表所有m个固体仿体中j个固体仿体的约化散射系数的参考值与测量值；最后对于该波长下，通过农产品光学特性参数检测装置测量实际样品获得的吸收系数和约化散射系数采用以下公式进行线性修正：μa(i)calibrated＝k(μa)λ*μa(i)meaμ's(j)calibrated＝k(μ's)λ*μ's(j)mea其中，μa(i)calibrated与μa(i)mea分别代表所有n个固体仿体中第i个固体仿体的吸收系数的校正后值与测量值，μ’s(j)ref与μ’s(j)mea分别代表所有m个固体仿体中第j个固体仿体的约化散射系数的校正后值与测量值。4.根据权利要求书1所述的一种通过自制固体仿体对农产品光学特性检测装置校正的方法，其特征在于：所述的固体仿体的制作是以印度墨水(IndiaInk...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶秀勤，何学明，傅霞萍，李庭苇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33