用红外图像检测及综合评估水果表面隐形损伤的方法技术

本发明专利技术公开了一种用红外图像检测及综合评估水果表面隐形损伤的方法，属于无损检测水果表面缺陷的方法。其方法是：拍摄果实表面的红外图像；根据该红外图像，分别算出检测对象所有像素单元的平均温度、检测对象中所有低温像素单元的低温温度面积和、检测对象中所有高温像素单元的高温温度面积和、检测对象中所有像素单元的温度面积总和，然后算出低温温度面积和与温度面积总和的比例；以该占比作为水果表面损伤程度的评判依据。本发明专利技术具有非接触、无破坏、实时快速、准确的特点，可广泛应用于水果表面损伤、缺陷破损、病原微生物感染、腐败变质等特征的无损检测或筛选分级。

Method for detecting and evaluating fruit surface invisible damage by infrared image

The invention discloses a method for detecting and evaluating the invisible damage of the fruit surface by infrared image, which belongs to a method for nondestructive detection of fruit surface defects. The method is: take the infrared image of the fruit surface; according to the infrared image, the temperature area of all the pixel units of high temperature high temperature low temperature area of all the pixel area of all pixel average temperature, low temperature detection object detection object calculates all pixels in the unit, and the object detection and object detection, in sum, and then calculate the temperature and temperature sum area and area ratio; the proportion as the damage degree of fruit surface evaluation. The invention has the advantages of non-contact, real-time, accurate, nondestructive testing or screening classification can be widely applied to the injury and defect fruit surface damage, infection of pathogenic microorganisms and spoilage characteristics.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测水果表面缺陷的方法，尤其涉及一种利用红外图像检测水果表面隐形损伤、损伤程度以及损伤分布状况进行综合评价的方法。
技术介绍
水果表面轻微机械损伤(主要是碰伤或压伤)具有轻微凹陷、色泽稍暗、无汁液外溢等特点，肉眼难以发现。水果表皮破损后，因表皮分泌的生物蜡遭到破坏，使得微生物更容易入侵而造成溃烂。此外，机械挤压使得果实内部组织变化，造成果肉部分区域成分分布发生改变、营养不均衡等因素，从而导致水果局部坏死，也是形成溃烂的原因。在保鲜贮藏及运输过程中容易霉烂，且极具变质传染性。目前常用的可见光成像检测技术只能检测较严重的表皮缺陷，对于轻微的机械损伤、早期病虫害等不明显的近表缺陷则难以识别。因此，寻求一种可对水果早期缺陷、隐形损伤等进行快速、准确、无损的检测方法具有非常现实的意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种用红外图像检测及综合评估水果表面隐形损伤的方法，该方法不仅可对人眼难以识别的水果表面轻微损伤进行快速、准确、无损探测，而且还能对损伤程度以及产生溃烂的可能性进行准确综合评估。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：1)用红外热像仪从多个角度拍摄果实表面，得红外图像；2)根据红外图像，算出检测对象所有像素单元的平均温度ti是像素单元i所在位置对应的温度，n是像素单元的总数；3)根据红外图像，确定检测对象中低于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有低温像素单元的低温温度面积和S0是像素单元的面积，tg是低温像素单元g所在位置对应的温度，k是低温像素单元的总数；根据红外图像，确定检测对象中高于或等于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有高温像素单元的高温温度面积和tf是高像素单元f所在位置对应的温度，M是高温像素单元的总数；根据红外图像，算出检测对象中所有像素单元的温度面积总和4)算出所述低温温度面积和与所述温度面积总和的比例5)判定：若P≤5％,则认定水果表面损伤程度为I级；若5％＜P≤10％，则认定水果表面损伤程度为II级；若10％＜P≤20％，则认定水果表面损伤程度为III级；若20％＜P，则认定水果表面损伤程度为IV级。在上述技术方案中，水果表面损伤程度虽然规定为I～IV级，但损伤程度的等级以及各等级的上下限值均可根据需要作适当的增加或减少，以满足不同品种、不同要求的实际要求。本专利技术根据水果在受到机械损伤时，使得果实内部组织变化、成分分布发生改变，从而导致表面隐形缺陷、损伤组织与正常组织的比热容和热传导率存在较大差异的原理；依据红外热成像技术对温度具有高敏感性的特点，利用红外图像中检测对象像素单元的温差来判断损伤区域，以该损伤区域的温度面积占检测对象温度面积的百分比为损伤程度的评判参数；因此可检测到红外图像中像素单元小于0.1℃的温度变化，从而识别人眼难以发现的水果表面隐形损伤或缺陷。本专利技术方法具有灵敏度高、非接触、无破坏、实时快速的特点，可广泛应用于水果保鲜贮藏、包装运输前的无损检测或筛选分级。本专利技术方法由于充分利了用红外图像中果实表面缺陷的空间特征(主要反映作水果表面缺陷范围、分布情况)和温度特征(主要反映水果隐形损伤程度)，因此相对于单一的面积比评价方法或温差评价方法更全面深刻，可广泛适用于需要对水果表面缺陷面积和隐形损伤程度进行综合评价的场合。附图说明图1是用testo890红外热像仪所拍摄的桃子红外图像。具体实施方式下面以桃子为检测对象，结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步说明，其步骤如下：1)用红外热像仪从多个角度拍摄果实表面，得红外图像；2)根据红外图像，算出检测对象所有像素单元的平均温度ti是像素单元i所在位置对应的温度，n是像素单元的总数；3)根据红外图像，确定检测对象中低于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有低温像素单元的低温温度面积和S0是像素单元的面积，tg是低温像素单元g所在位置对应的温度，k是低温像素单元的总数；根据红外图像，确定检测对象中高于或等于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有高温像素单元的高温温度面积和tf是高像素单元f所在位置对应的温度，M是高温像素单元的总数；根据红外图像，算出检测对象中所有像素单元的温度面积总和4)算出所述低温温度面积和与所述温度面积总和的比例5)判定：若P≤5％,则认定水果表面损伤程度为I级；若5％＜P≤10％，则认定水果表面损伤程度为II级；若10％＜P≤20％，则认定水果表面损伤程度为III级；若20％＜P，则认定水果表面损伤程度为IV级。从图1可以看出，桃子深色部分为低温区域(损伤或缺陷区域)。可见，本专利技术方法可对人眼难以察觉的隐形损伤、早期病害、早期溃烂等早期缺陷实现无损检测；可广泛应用于水果表面损伤、表皮破损、病原微生物感染、腐败变质等特征进行无损检测或筛选分级。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用红外图像检测及综合评估水果表面隐形损伤的方法，其特征在于步骤如下：1)用红外热像仪从多个角度拍摄果实表面，得红外图像；2)根据红外图像，算出检测对象所有像素单元的平均温度ti是像素单元i所在位置对应的温度，n是像素单元的总数；3)根据红外图像，确定检测对象中低于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有低温像素单元的低温温度面积和S0是像素单元的面积，tg是低温像素单元g所在位置对应的温度，k是低温像素单元的总数；根据红外图像，确定检测对象中高于或等于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有高温像素单元的高温温度面积和tf是高像素单元f所在位置对应的温度，M是高温像素单元的总数；根据红外图像，算出检测对象中所有像素单元的温度面积总和4)算出所述低温温度面积和与所述温度面积总和的比例5)判定：若P≤5％,则认定水果表面损伤程度为I级；若5％＜P≤10％，则认定水果表面损伤程度为II级；若10％＜P≤20％，则认定水果表面损伤程度为III级；若20％＜P，则认定水果表面损伤程度为IV级。

【技术特征摘要】
1.一种用红外图像检测及综合评估水果表面隐形损伤的方法，其特征在于步骤如下：1)用红外热像仪从多个角度拍摄果实表面，得红外图像；2)根据红外图像，算出检测对象所有像素单元的平均温度ti是像素单元i所在位置对应的温度，n是像素单元的总数；3)根据红外图像，确定检测对象中低于平均温度的所有像素单元，算出检测对象中所有低温像素单元的低温温度面积和S0是像素单元的面积，tg是低温像素单元g所在位置对应的温度，k是低温像素单元的总数；根据红外图像，确定检测对象...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，马立志，唐安，
申请(专利权)人：贵阳学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52