基于智能手机的苹果糖度无损测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于智能手机的苹果糖度无损测量装置及方法，其中，该装置主要包括：装置机壳和光学设备，其中，装置机壳包括基座、后壳、卡口结构、手机上下挡板及外胀紧套，后壳安装与基座的背面，卡口结构嵌入后壳，且与预设智能手机的摄像头对准，手机上下挡板安装在基座正面的上方和下方，外胀紧套套在卡口结构外围；光学设备包括光学测头、近红外激光二极管光源及开关组合，光学测头与卡口结构旋合，近红外激光二极管光源安装在光学测头内部，且与开关组合连接。该装置体积小、便携性高，其中，光学测头特殊结构设计，保证手机摄像头采集到的图像即为近红外光漫反射光图像，避免复杂光路设计，在降低装置成本的同时更易保证测量精度。量精度。量精度。

【技术实现步骤摘要】
基于智能手机的苹果糖度无损测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及苹果糖度检测
，特别涉及一种应用智能手机的苹果糖度无损测量装置及方法。

技术介绍

[0002]现有苹果糖度检测技术多为有损检测，利用其榨汁后果汁的折射率测量糖度，这种检测方法会损坏果品，造成较大的浪费，而且不宜在其成长阶段进行糖度测量，难以指导后续农作物培育等，此外此种检测方式效率低下，不适合大规模的测量。
[0003]因此，该
相继提出多种无损检测装置及方法，例如，相关技术一公开了一种近红外苹果糖度无损检测装置及方法，其应用近红外发光二极管照射苹果后，采用光电检测器采集漫反射信号，随后建立漫反射信号电压值和糖度真实值之间的模型从而完成苹果糖度的测量。相关技术二公开了一种水果糖度无损检测方法装置、计算机设备和存储介质，其采用手机摄像头获取近红外光照射待测水果时漫反射形成的待测散射图像，随后应用各模块处理，最终得到糖度值。
[0004]但相关技术特征一采用装置复杂，不便携难以普及；相关技术特征二采集漫反射光所用方式为其所述的分光子系统，包括：光学狭缝、准直透镜、反射光栅、手机摄像头，该模块构成复杂，应用光学器件提高装置成本，且光学系统搭建难以保证精度；此外，其光线采集子系统由LED光源组成，光源功率为500mW，采用插电式(双头插头)供电，光源功率较大，耗电量高，且由于供电方式装置不便携带，很难进行日常应用普及。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于智能手机的苹果糖度无损测量装置。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提出一种基于智能手机的苹果糖度无损测量方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，包括：装置机壳、光学设备和配套软件，其中，所述装置机壳包括基座、后壳、卡口结构、手机上下挡板及外胀紧套，所述后壳安装与所述基座的背面，所述卡口结构嵌入所述后壳，且与预设智能手机的摄像头对准，所述手机上下挡板安装在所述基座正面的上方和下方，所述外胀紧套套在所述卡口结构外围；所述光学设备包括光学测头、近红外激光二极管光源、开关组合及控制电路，所述光学测头与所述卡口结构旋合，所述近红外激光二极管光源安装在所述光学测头内部，且通过所述控制电路与所述开关组合连接
[0009]本专利技术实施例的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，体积小且便携性高，同时，光学测头特殊结构设计，保证手机摄像头采集到的图像即为近红外光漫反射光图像，避免复杂光路设计，在降低装置成本的同时更易保证测量精度，此外，配套软件与装置配套性好，操作简单，测量方便，且配套软件具有动态测量及静态测量两种测量方式应用方便，更易普及。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置还可以具有以下附加的技术特征：
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述光学测头上装有黑色软橡胶垫，以减少苹果测点形状各异而与测头间存在间隙测头间存在间隙。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述近红外激光二极管光源包括四种不同波长且并联的近红外激光二极管，其中，波长分别为：830nm、850nm、905nm和980nm。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述光学测头采用阶梯孔设计放置所述近红外激光二极管光源，以对四种近红外激光二极管进行限位，保证四种近红外激光二极管相对所述光学测头整体位置不变。
[0014]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述开关组合包括四个按键，每个按键分别控制四种不同波长的近红外激光二极管，用户通过依次按下四个按键，完成四个波长下漫反射图像的采集。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述光学设备还包括：4.5V供电设备，安装于所述后壳上，用于为所述近红外激光二极管光源提供电能。
[0016]为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了基于智能手机的苹果糖度无损测量方法，基于上述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，包括以下步骤：步骤S1，使用所述预设智能手机下载配套软件，再将所述预设智能手机放置在所述装置机壳中，其中，所述预设智能手机的摄像头对准所述卡口结构；步骤S2，准备多个同品种苹果，并分别标记所述多个同品种苹果的样本点；步骤S3，将所述光学测头分别对准样本点，并依次按下所述四个按键，使四种近红外激光二极管依次照射样本点，同时使摄像头依次拍摄四种波长多光谱图像；步骤S4，将所述四种波长上传至所述配套软件中进行处理，得到苹果糖度值。
[0017]本专利技术实施例的基于智能手机的苹果糖度无损测量方法，采用的装置体积小且便携性高，同时，光学测头特殊结构设计，保证手机摄像头采集到的图像即为近红外光漫反射光图像，避免复杂光路设计，在降低装置成本的同时更易保证测量精度，此外，配套软件与装置配套性好，操作简单，测量方便，且配套软件具有动态测量及静态测量两种测量方式应用方便，更易普及。
[0018]另外，根据本专利技术上述实施例的基于智能手机的苹果糖度无损测量方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0019]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述配套软件中包括图像处理模块和糖度预测模型，其中，所述图像处理模块，用于处理样本点的四种波长原始图像，得到图像亮斑灰度值平均值；所述糖度预测模型，用于根据所述图像亮斑灰度值平均值预测所述样本点的苹果糖度值。
[0020]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述图像处理模块的工作过程为：对所述四种波长多光谱图像进行灰度处理，得到灰度图像；利用大津法对所述灰度图像进行阈值计算，以对所述灰度图像进行二值化处理，得到亮斑外轮廓；对所述亮斑外轮廓进行填充，并将填充后的图像二值化，遍历图像所有像素点，提取其中为填充色的像素点，记录其坐标；根据所述坐标提取对应的原图上的灰度值，求和后计算平均值，得到图像亮斑灰度值平均值。
[0021]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，采用现有有损糖度检测仪对样本点的糖度
值进行检测，获得已知糖度值；将所述图像处理模块会的四个灰度值与所述已知糖度值构建成样本点数据集，使用全连接神经网络对所述样本点数据集进行拟合，获得所述糖度预测模型。
[0022]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1是本专利技术一个实施例的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置的示意图；
[0025]图2是本专利技术一个实施例的装置机壳的结构示意图，(a)为装置机壳的背面，(b)为装置机壳的正面；
[0026]图3是本专利技术一个实施例的装置机壳中外胀紧套的结构示意图；
[0027]图4是本专利技术一个实施例的光学设备的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，包括：装置机壳、光学设备和配套软件，其中，所述装置机壳包括基座、后壳、卡口结构、手机上下挡板及外胀紧套，所述后壳安装与所述基座的背面，所述卡口结构嵌入所述后壳，且与预设智能手机的摄像头对准，所述手机上下挡板安装在所述基座正面的上方和下方，所述外胀紧套套在所述卡口结构外围；所述光学设备包括光学测头、近红外激光二极管光源、开关组合及控制电路，所述光学测头与所述卡口结构旋合，所述近红外激光二极管光源安装在所述光学测头内部，且通过所述控制电路与所述开关组合连接；所述配套软件安装至所述预设智能手机中。2.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述光学测头上装有黑色软橡胶垫，以减少苹果测点形状各异而与测头间存在间隙测头间存在间隙。3.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述近红外激光二极管光源包括四种不同波长且并联的近红外激光二极管，其中，波长分别为：830nm、850nm、905nm和980nm。4.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述光学测头采用阶梯孔设计放置所述近红外激光二极管光源，以对四种近红外激光二极管进行限位，保证四种近红外激光二极管相对所述光学测头整体位置不变。5.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述开关组合包括四个按键，每个按键分别控制四种不同波长的近红外激光二极管，用户通过依次按下四个按键，完成四个波长下漫反射图像的采集。6.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述光学设备还包括：4.5V供电设备，安装于所述后壳上，用于为所述近红外激光二极管光源提供电能。7.一种基于智能手机的苹果糖度无损测量方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵春雨，郑圣豪，邹丽敏，刘永猛，孙传智，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：