基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置，包括金属外壳，其内设置中央处理箱，中央处理箱、成像集成箱和显示器下端设置隔热板，成像集成箱的集成镜头穿过隔热板的中心位置处，金属外壳壳体的底部安装升降载物台，升降载物台上设置硬质灰板，待测水果放置在硬质灰板上且位于集成镜头的正下方，升降载物台的两侧对称布置第一加热升降装置、第二加热升降装置。本发明专利技术还公开了一种基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测方法。本发明专利技术可以很好的将RIFT算法合适的用于农业领域的多模态配准，并且在水果的不可见损伤的检测与分类上可以精确地识别出不同损伤类别的水果，极大地提高了检测的效率。极大地提高了检测的效率。极大地提高了检测的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及多模态配准图像处理、红外热成像以及高光谱图像处理
，尤其是一种基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置及方法。

技术介绍

[0002]瘀伤是影响水果品质的主要因素之一，水果的瘀伤区域也容易细菌和霉菌，因此针对水果的早期瘀伤检测对提升水果质量至关重要。传统检测水果品质是通过随机的抽检样品的方式实现的，会对水果本身带来不可修复的破坏，可见，传统方法检测途径繁琐、成本较高，很容易造成错误判断，对水果造成永久性破坏。另外水果的瘀伤分为可见瘀伤和不可见瘀伤，普通的可见瘀伤可以通过人工或者机器进行检测，但是不可见的瘀伤很难通过传统手段进行检测，这对水果的品质分级造成了极大的困难。随着社会的发展，人们对于果品的分级与检测有了更高的需求和标准，传统的人工筛选需要具备专业的损伤识别知识，且速度和准确度已无法满足人们的需求。

技术实现思路

[0003]为解决传统的水果检测方法很难去检测水果外表不可见的损伤或者瘀伤的缺陷，本专利技术的首要目的在于提供一种可以更好地实现水果的无损检测及分类，提高水果损伤检测精度以及检测过程中安全等级的基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置，包括金属外壳，其内设置中央处理箱、成像集成箱和显示器，成像集成箱内设高光谱仪和红外热成像仪，中央处理箱分别与高光谱仪、红外热成像仪和显示器相连，中央处理箱、成像集成箱和显示器下端设置隔热板，成像集成箱的集成镜头穿过隔热板的中心位置处，第一LED灯、第二LED灯安装在隔热板的下板面上且位于集成镜头的两侧对称布置，金属外壳壳体的底部安装升降载物台，升降载物台上设置硬质灰板，待测水果放置在硬质灰板上且位于集成镜头的正下方，升降载物台的两侧对称布置第一加热升降装置、第二加热升降装置，升降台的两侧对称布置第一进气风扇、第二进气风扇；所述金属外壳的壳体上设置鼓风按钮、出风按钮、加热灯按钮、LED灯开启按钮、升降载物台上升按钮、升降载物台下降按钮、加热灯上升按钮、加热灯下降按钮、透明玻璃板和电源插口；金属外壳内设第一排气风扇、第二排气风扇；
[0005]所述第一加热升降装置包括第一加热灯，第一加热灯的一端与第一金属支架的一端铰接，第一金属支架的另一端上设置用于调整加热灯方向的第一转动轴承，第一转动轴承固定在第一电动升降滑块上，第一电动升降滑块在第一金属杆上上下滑动，第一金属杆的上端固设在隔热板的下板面上，第一金属杆的下端固设在金属外壳壳体的底部；所述第二加热升降装置包括第二加热灯，第二加热灯的一端与第二金属支架的一端铰接，第二金属支架的另一端上设置用于调整加热灯方向的第二转动轴承，第二转动轴承固定在第二电动升降滑块上，第二电动升降滑块在第二金属杆上上下滑动，第二金属杆的上端固设在隔
热板的下板面上，第二金属杆的下端固设在金属外壳壳体的底部。
[0006]所述第一进气扇由第一风叶罩、第一风叶和第一轴承组成，所述第二进气扇由第二风叶罩、第二风叶和第二轴承组成；所述第一排气扇由第三风叶罩、第三风叶和第三轴承组成，所述第二排气扇由第四风叶罩、第四风叶和第四轴承组成。
[0007]所述升降载物台由一级升降台、二级升降台、三级升降台和载物台组成，所述一级升降台向上设置二级升降台，二级升降台向上设置三级升降台，三级升降台向上设置载物台，载物台上设置硬质灰板。
[0008]所述集成镜头包括镜头外壳、热成像镜头和高光谱成像镜头；所述第一加热灯、第二加热灯均由加热灯保护罩和加热电阻丝组成。
[0009]所述中央处理箱包括：
[0010]采集模块，通过集成镜头对升降载物台上的待测水果进行数据采集，并将采集到的高光谱数据与热成像数据传输到RIFT多模态配准模块；
[0011]RIFT多模态配准模块，将接收到的高光谱数据与热成像数据的图像信息配准到同一种坐标系下；
[0012]热成像损伤区域提取模块，从RIFT多模态配准模块得到配准后的热成像数据，通过设置温度阈值来提取热成像损伤区域，然后将热成像损伤区域的图像特征传输到高光谱反射率提取模块作为光谱位置信息；
[0013]高光谱反射率提取模块，用热成像损伤区域作为掩图，根据掩图区域对应高光谱的光谱区域提取高光谱反射率作为光谱反射率数据集；
[0014]分类标签模块，用于对光谱反射率数据集进行数据预分类处理，得到光谱反射率对应的损伤类别标签，根据不同标签的数据集训练出检测特征；
[0015]训练分类模块，通过卷积网络训练分类标签模块的数据集筛选出的特征来预测待检测水果样本的损伤类别，训练出来的不同标签的检测特征直接评估待检测样本的损伤类型，实现分析水果的不可见损伤类型。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置的无损检测方法，该方法包括下列顺序的步骤：
[0017](1)上电，开启总启动按钮，将待测水果放在硬质灰板的居中放置，打开第一LED灯、第二LED灯开给予实验环境充足的光源；
[0018](2)开启升降载物台上升按钮和升降载物台下降按钮，调整到合适的成像比例和大小；
[0019](3)开启加热灯按钮，调节第一加热灯和第二加热灯的加热方向，开启加热灯上升按钮、加热灯下降按钮使第一电动升降滑块、第二电动升降滑块调节到合适的高度；
[0020](4)开启鼓风按钮使第一加热灯和第二加热灯均匀加热；
[0021](5)经过一段时间后关闭第一加热灯和第二加热灯，停止加热，关闭鼓风按钮，同时打开出风按钮，将内部残存热量排出，更高效地降温；
[0022](6)静置较短时间后，通过集成镜头采集高光谱图像和红外热成像，并将实验数据传送到中央处理箱进行处理；
[0023](7)中央处理箱对成像集成箱采集到的数据进行处理，对高光谱的光谱反射率数据做归一化校正，根据红外热成像的前后处理温度差在热成像上面观测到损伤区域，然后
将高光谱数据处理成三通道RGB图像并且与热成像的大小比例一致化处理，最后将处理后的图像数据根据RIFT算法进行多模态图像配准；配准完成之后通过中央处理箱阈值分割热成像的损伤区域作为Mask掩图，用热成像的Mask掩图提取对应的高光谱区域的归一化光谱反射率，归一化光谱反射率对应一个损伤类型的标签；在中央处理箱里面包含大量光谱反射率数据以及对应的损伤类型标签，训练这些数据判断其损伤类型；
[0024](8)中央处理箱输出处理后的数据以可视化的方式显示在显示器内屏，便于直接观测实验结果。
[0025]在步骤(7)中，所述最后将处理后的图像数据根据RIFT算法进行多模态图像配准具体包括以下步骤：
[0026](7a)特征检测：检测拐角特征点和边缘特征点，角点特征具有更好的重复性，边缘特征的数量更多；
[0027](7b)构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置，其特征在于：包括金属外壳，其内设置中央处理箱、成像集成箱和显示器，成像集成箱内设高光谱仪和红外热成像仪，中央处理箱分别与高光谱仪、红外热成像仪和显示器相连，中央处理箱、成像集成箱和显示器下端设置隔热板，成像集成箱的集成镜头穿过隔热板的中心位置处，第一LED灯、第二LED灯安装在隔热板的下板面上且位于集成镜头的两侧对称布置，金属外壳壳体的底部安装升降载物台，升降载物台上设置硬质灰板，待测水果放置在硬质灰板上且位于集成镜头的正下方，升降载物台的两侧对称布置第一加热升降装置、第二加热升降装置，升降台的两侧对称布置第一进气风扇、第二进气风扇；所述金属外壳的壳体上设置鼓风按钮、出风按钮、加热灯按钮、LED灯开启按钮、升降载物台上升按钮、升降载物台下降按钮、加热灯上升按钮、加热灯下降按钮、透明玻璃板和电源插口；金属外壳内设第一排气风扇、第二排气风扇；所述第一加热升降装置包括第一加热灯，第一加热灯的一端与第一金属支架的一端铰接，第一金属支架的另一端上设置用于调整加热灯方向的第一转动轴承，第一转动轴承固定在第一电动升降滑块上，第一电动升降滑块在第一金属杆上上下滑动，第一金属杆的上端固设在隔热板的下板面上，第一金属杆的下端固设在金属外壳壳体的底部；所述第二加热升降装置包括第二加热灯，第二加热灯的一端与第二金属支架的一端铰接，第二金属支架的另一端上设置用于调整加热灯方向的第二转动轴承，第二转动轴承固定在第二电动升降滑块上，第二电动升降滑块在第二金属杆上上下滑动，第二金属杆的上端固设在隔热板的下板面上，第二金属杆的下端固设在金属外壳壳体的底部。2.根据权利要求1所述的基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置，其特征在于：所述第一进气扇由第一风叶罩、第一风叶和第一轴承组成，所述第二进气扇由第二风叶罩、第二风叶和第二轴承组成；所述第一排气扇由第三风叶罩、第三风叶和第三轴承3组成，所述第二排气扇由第四风叶罩、第四风叶和第四轴承组成。3.根据权利要求1所述的基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置，其特征在于：所述升降载物台由一级升降台、二级升降台、三级升降台和载物台组成，所述一级升降台向上设置二级升降台，二级升降台向上设置三级升降台，三级升降台向上设置载物台，载物台上设置硬质灰板。4.根据权利要求1所述的基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置，其特征在于：所述集成镜头包括镜头外壳、热成像镜头和高光谱成像镜头；所述第一加热灯、第二加热灯均由加热灯保护罩和加热电阻丝组成。5.根据权利要求1所述的基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置，其特征在于：所述中央处理箱包括：采集模块，通过集成镜头对升降载物台上的待测水果进行数据采集，并将采集到的高光谱数据与热成像数据传输到RIFT多模态配准模块；RIFT多模态配准模块，将接收到的高光谱数据与热成像数据的图像信息配准到同一种坐标系下；热成像损伤区域提取模块，从RIFT多模态配准模块得到配准后的热成像数据，通过设置温度阈值来提取热成像损伤区域，然后将热成像损伤区域的图像特征传输到高光谱反射率提取模块作为光谱位置信息；
高光谱反射率提取模块，用热成像损伤区域作为掩图，根据掩图区域对应高光谱的光谱区域提取高光谱反射率作为光谱反射率数据集；分类标签模块，用于对光谱反射率数据集进行数据预分类处理，得到光谱反射率对应的损伤类别标签，根据不同标签的数据集训练出检测特征；训练分类模块，通过卷积网络训练分类标签模块的数据集筛选出的特征来预测待检测水果样本的损伤类别，训练出来的不同标签的检测特征直接评估待检测样本的损伤类型，实现分析水果的不可见损伤类型。6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于RIFT算法的分析水果不可见损伤的无损检测装置的无损检测方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：(1)上电，开启总启动按钮，将待测水果放在硬质灰板的居中放置，打开第一LED灯、第二LED灯开给予实验环境充足的光源；(2)开启升降载物台上升按钮和升降载物台下降按钮，调整到合适的成像比例和大小；(3)开启加热灯按钮，调节第一加热灯和第二加热灯的加热方向，开启加热灯上升按钮、加热灯下降按钮使第一电动升降滑块、第二电动升降滑块调节到合适的高度；(4)开启鼓风按钮使第一加热灯和第二加热灯均匀加热；(5)经过一段时间后关闭第一加热灯和第二加热灯，停止加热，关闭鼓风按钮，同时打开出风按钮，将内部残存热量排出，更高效地降温；(6)静置较短时间后，通过集成镜头采集高光谱图像和红外热成像，并将实验数据传送到中央处理箱进行处理；(7)中央处理箱对成像集成箱采集到的数据进行处理，对高光谱的光谱反射率数据做归一化校正，根据红外热成像的前后处理温度差在热成像上面观测到损伤区域，然后将高光谱数据处理成三通道RGB图像并且与热成像的大小比例一致化处理，最后将处理后的图像数据根据RIFT算法进行多模态图像配准；配准完成之后通过中央处理箱阈值分割热成像的损伤区域作为Mask掩图，用热成像的Mask掩图提取对应的高光谱区域的归一化光谱反射率，归一化光谱反射率对应一个损伤类型的标签；在中央处理箱里面包含大量光谱反射率数据以及对应的损伤类型标签，训练这些数据判断其损伤类型；(8)中央处理箱输出处理后的数据以可视化的方式显示在显示器内屏，便于直接观测实验结果。7.根据权利要求6所述的无损检测方法，其特征在于：在步骤(7)中，所述最后将处理后的图像数据根据RIFT算法进行多模态图像配准具体包括以下步骤：(7a)特征检测：检测拐角特征点和边缘特征点，角点特征具有更好的重复性，边缘特征的数量更多；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玲，武飞鸿，翁士状，陈群，朱金辰，黄林生，赵晋陵，雷雨，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：