一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法技术

本发明专利技术公开了一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法，涉及食品检测技术领域，主要目的是提高户外红枣堆放晾晒和枣园光谱无损检测模型的精度和稳定性。本发明专利技术的主要技术方案为：一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法，包括：选择典型温度特征参量建立特征模型；选择红枣和光源的不同方位变量，通过不同尺度辐射标定和多角度偏振探测建立多因素多尺度模型。本发明专利技术提供的方法，通过光源和高光谱相机确定检测样品的位置，结合红枣典型环境温度和精细温度梯度差，建立多因素多尺度模型，进而达到提高户外红枣堆放晾晒和枣园光谱无损检测模型的精度和稳定性的技术效果。

An outdoor multiscale hyperspectral polarization detection method for jujube orchard

The invention discloses an outdoor multi-scale hyperspectral polarization detection method for jujube orchard, which relates to the technical field of food detection. The main purpose is to improve the accuracy and stability of the outdoor jujube stacking and drying and the jujube orchard spectrum nondestructive detection model. The main technical scheme of the invention is: an outdoor multi-scale hyperspectral polarization detection method for jujube orchard, including: selecting typical temperature characteristic parameters to establish characteristic model; selecting different azimuth variables of jujube and light source to establish multi-factor and multi-scale model through different scale radiation calibration and Multi-angle Polarization detection. The method provided by the invention determines the position of the testing sample by the light source and the hyperspectral camera, and establishes a multi-factor and multi-scale model combining the difference of the typical ambient temperature and the fine temperature gradient of the jujube, thereby achieving the technical effect of improving the precision and stability of the model for the outdoor jujube heaping and drying and the spectrum nondestructive testing of the jujube garden.

【技术实现步骤摘要】
一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法
本专利技术涉及食品检测
，尤其涉及一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法。
技术介绍
随着农业的快速发展，果品的质量问题越来越受到人们的关注。现有技术中，通过光谱技术能够快速检测出果品的糖度等品质信息。其中，近红外光谱术主要通过单个红枣某一点附近的反射光谱，表征某一点品质信息；高光谱技术通过多光源均匀照明，采集图像光谱数据立方体，获取单个红枣固定方向的表面反射光谱，表征某一方向平面的品质分布信息。现有的方式是通过多光源对果品进行均匀照射，再采集图像光谱数据，并获得单个果品的固定方向表面的反射光谱，从而得到果品的某一方向的品质分布信息，但是，现有的方式并没有考虑到果品表面不属于平面立体结构，并且果品的内部组织成分也不均匀，从而引起的反射光谱的差异的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法，主要目的是提高户外红枣堆放晾晒和枣园光谱无损检测模型的精度和稳定性和适应性。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法，该方法包括：步骤1，选择典型温度特征参量建立特征模型；步骤2，选择红枣和光源的不同方位变量，通过不同尺度辐射标定和多角度偏振探测建立多因素多尺度模型；其中，步骤2包括以下步骤：通过光源和高光谱相机确定检测样品的位置和角度放置；设置标准白板调节装置的位置和角度对探测红枣进行距离选通和方向选通；结合红枣典型环境温度和精细温度梯度差，建立多因素多尺度模型。可选择地，选择外观和品质一致的红枣，对红枣样品进行水分调节；通过近红外无损检测模型对红枣样品水分进行初步检测；对红枣样品建立温度光谱库和温度模型；通过近红外光谱建立的温度光谱对比验证高光谱温度模型的精度和稳定性。可选择地，步骤3，通过不同尺度辐射标定法对叶片尺度和冠层尺度进行层次尺度辐射标定。可选择地，由多个标准白板调节装置按照树形结构成弧线形依次排列，反射面指向高光谱相机；通过多个标准白板调节装置对特征波段、特征角度和特征方向进行标定；通过叶片尺度和冠层尺度建立多因素多尺度模型。可选择地，光谱相机确定检测样品的位置和角度放置，包括：调节光源的偏振入射方向，获得偏振光源；在高光谱相机前增加偏振片，并通过多个角度进行检测；调整标准白板调节装置选择不同的位置和角度对红枣的光谱反射率进行校正。可选择地，对红枣样品进行恒温处理；建立红枣样品的近红外和高光谱温度光谱数据库；采集红枣样品的理化指标；选择特征波长的红枣样品，分别建立红枣品质近红外和高光谱温度模型。可选择地，调节光源与标准白板调节装置之间的距离；调节光源与标准白板调节装置的入射角度。可选择地，所述偏振光源包括反射光源和透射光源。与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：本专利技术实施例提供的技术方案中，通过选择典型温度特征参量建立特征模型，获得堆放晾晒的红枣品质随着温度的细微变化而产生的细节信息，提高户外检测模型的精准度，再通过光源和高光谱相机确定检测样品的位置和角度放置，设置标准白板调节装置的位置和角度对探测红枣进行距离选通和方向选通，结合红枣典型环境温度和精细温度梯度差，建立多因素多尺度模型，进而提高了户外红枣堆放晾晒和枣园光谱无损检测模型的精度和稳定性，相对于现有技术，通过多光源对果品进行均匀照射，再采集图像光谱数据，并获得单个果品的固定方向表面的反射光谱，从而得到果品的某一方向的品质分布信息，但是，现有的方式并没有考虑到果品表面不属于平面立体结构，并且果品的内部组织成分也不均匀，从而引起的反射光谱的差异的问题，本专利技术通过选择温度特征参量获得红枣样品的理化指标和高光谱模型，再通过光源和高光谱相机确定检测样品的位置和角度放置，结合红枣典型环境温度和精细温度梯度差，建立多因素多尺度模型，进而达到提高户外红枣堆放晾晒和枣园光谱无损检测模型的精度和稳定性的技术效果。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种多角度偏振探测装置的结构示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术绝不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式，相反，提供这些实施方式使得本专利技术更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本专利技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本专利技术的技术方案而没有所述特定细节中的一个或者更多，或者可以采用其他的方法、组元、材料等。在其他情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本专利技术的主要技术创意。如图1所示，本专利技术实施例提供一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法，主要包括：一、选择典型温度特征参量建立特征模型1、选择外观和品质一致的红枣，对红枣样品进行水分调节：挑选新疆南部的外观和品质基本一致的红枣样品，方便对红枣的理化指标进行检测，再将密封袋中加入水，将红枣样品放入密封袋中进行水分调节。2、通过近红外无损检测模型对红枣样品水分进行初步检测：通过近红外无损检测模型对红枣样品内的水分进行初步检测，将检测的红枣样品根据水分含量依次分类，包括10％，20％，30％三个等级，每个等级20取个样品。3、对红枣样品进行恒温处理：由于红枣长期处于室外或者冷藏环境中，为了控制红枣的表面温度和内部温度的一致性，根据新疆南部的温度环境设定红枣的温度环境为0度，18度和-6度，将每个等级的红枣样品分别放入烘箱或者冰箱控温设备中，对红枣样品进行24小时恒温处理，保证红枣内外温度的一致性。4、建立红枣样品的近红外和高光谱温度光谱数据库：选择部分经过红枣恒温处理的样品，记录当时的温度，并将选择的样品分为第一部分样品和第二部分样品，第一部分样品采集光谱数据，并标记出光谱采集位置，第二部分样品检测理化指标，包括水分、糖度、色泽度等理化指标，然后依次采集第一部分样品和第二部分样品的近红外光谱和高光谱数据，并导出标记采集点的光谱形成光谱库，根据采集第一部分样品和第二部分样品的近红外光谱和高光谱数据分别建立的近红外光谱和高光谱数据。5、选择特征波长的红枣样品，分别建立红枣品质近红外和高光谱温度模型：依次录入红枣样品对应的光谱和理化指标，并且通过PCA(PrincipalComponentAnalysis)算法、最小噪声处理光谱预处理和其他适当的算法，并根据红枣样品的特征波长分别建立红枣品质的近红外模型和高光谱模型。6、通过近红外光谱建立的温度光谱对比验证高光谱温度模型的精度和稳定性：根据光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法，其特征在于，包括：步骤1，选择典型温度特征参量建立特征模型；步骤2，选择红枣和光源的不同方位变量，通过不同尺度辐射标定和多角度偏振探测建立多因素多尺度模型；其中，步骤2包括以下步骤：通过光源和高光谱相机确定检测样品的位置和角度放置；设置标准白板调节装置的位置和角度对探测红枣进行距离选通和方向选通；结合红枣典型环境温度和精细温度梯度差，建立多因素多尺度模型。

【技术特征摘要】
1.一种户外多尺度枣园高光谱偏振探测方法，其特征在于，包括：步骤1，选择典型温度特征参量建立特征模型；步骤2，选择红枣和光源的不同方位变量，通过不同尺度辐射标定和多角度偏振探测建立多因素多尺度模型；其中，步骤2包括以下步骤：通过光源和高光谱相机确定检测样品的位置和角度放置；设置标准白板调节装置的位置和角度对探测红枣进行距离选通和方向选通；结合红枣典型环境温度和精细温度梯度差，建立多因素多尺度模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：选择外观和品质一致的红枣，对红枣样品进行水分调节；通过近红外无损检测模型对红枣样品水分进行初步检测；对红枣样品建立温度光谱库和温度模型；通过近红外光谱建立的温度光谱对比验证高光谱温度模型的精度和稳定性。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：步骤3，通过不同尺度辐射标定法对叶片尺度和冠层尺度进行层次尺度辐射标定。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3包括：由多个标准白板调节装置按照树形结构成弧线形依次排列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华平，郭玲，柴学平，张景川，陈冲，王亚运，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65