基于三维荧光分析的茶叶检测系统、方法、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及光学技术领域，提供基于三维荧光的茶叶检测系统，包括：样品台，用于放置待检测茶叶样本；LED光源，用于以预设角度范围内的入射角度照射待检测茶叶样本，以激发待检测茶叶样本的荧光发射；图像传感器，用于采集待检测茶叶样本的三维荧光光谱数据，将三维荧光光谱数据传输至物质检测设备；物质检测设备，用于基于预先训练完成的茶叶的PCA分类模型对三维荧光光谱数据进行分析，得到待检测茶叶的检测结果信息。该基于三维荧光光谱数据的茶叶检测系统，相对于传统的茶叶光谱提取，简化了处理步骤，直接对图像传感器采集的茶叶的三维荧光光谱数据进行处理，实现了快速无损的茶叶品质检测。质检测。质检测。

【技术实现步骤摘要】
基于三维荧光分析的茶叶检测系统、方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及茶叶检测
，尤其涉及一种基于三维荧光分析的茶叶检测系统、方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在茶叶品质鉴定和评价领域，目前主要依赖于专家的感官审评和基于茶叶成分浸出的研究方法。然而，这些方法存在主观性、样品准备步骤繁琐、检测费时、仪器普及程度小、费用昂贵等问题，无法满足茶叶品质及浸泡过程的批量快速检测要求。近年来，虽然出现了电子舌、电子鼻、X射线荧光技术和近红外技术等方法，但它们仍存在一定的弊端，如X射线电子能量对人体有害，近红外光谱法灵敏度较低。因此，寻求一种新型的、快速、无损的茶叶品质检测方法成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种基于三维荧光光谱数据的茶叶检测系统、方法、设备及存储介质，旨在提供一种新型的、快速、无损的茶叶品质检测手段。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种基于三维荧光光谱数据的茶叶检测系统，包括：
[0005]样品台，用于放置待检测茶叶样本；
[0006]LED光源，用于以预设角度范围内的入射角度照射待检测茶叶样本，以激发待检测茶叶样本的荧光发射；
[0007]图像传感器，用于采集待检测茶叶样本的三维荧光光谱数据，将三维荧光光谱数据传输至物质检测设备；
[0008]物质检测设备，用于基于预先训练完成的茶叶的PCA分类模型对三维荧光光谱数据进行分析，得到待检测茶叶的检测结果信息。
[0009]在一实施例中，基于三维荧光的茶叶检测系统，还包括：暗箱；其中，样品台安装在暗箱的底部，LED光源安装在暗箱的一侧壁，图像传感器安装在暗箱的顶部。
[0010]在一实施例中，LED光源包括多个不同波长的LED灯，多个不同波长的LED灯，分别用于以预设角度范围内的入射角度轮流照射待检测茶叶样本。
[0011]在一实施例中，多个不同波长的LED灯，分别用于以预设角度范围内的入射角度，轮流等距照射待检测茶叶样本。
[0012]本申请第二方面提供一种基于三维荧光的茶叶检测方法，应用于物质检测设备，该物质检测设备与图像传感器通信连接，该方法包括：
[0013]接收图像传感器采集的待检测茶叶样本的三维荧光光谱数据，其中，待检测茶叶样本放置在样品台上，由LED光源以预设角度范围内的入射角度等距照射，以激发待检测茶叶样本的荧光发射；利用预先训练完成的茶叶的PCA分类模型对三维荧光光谱数据进行分析，得到待检测茶叶的检测结果信息。
[0014]在一实施例中，预先训练完成的茶叶的PCA分类模型的训练过程，包括：
[0015]获取不同类别茶叶样本在LED光源照射下的三维荧光光谱数据，其中，LED光源包括多个不同波长的LED灯，三维荧光光谱数据以图片形式显示；针对每个茶叶样本，分别对每个波长下得到的图片中的每个像素点进行像素值提取，得到像素值组成的向量；分别将各波长下得到的各图片中每个像素点的像素值组成的向量，按照预设顺序连接，形成一维向量；基于所有茶叶样本的一维向量构建二维数据阵列，其中，二维数据阵列的每行代表一个茶叶样本的一维向量；
[0016]将二维数据阵列划分为训练集和测试集；基于训练集对预先构建的不同茶叶的PCA分类模型进行训练，得到训练后的茶叶的PCA分类模型；基于测试集对训练后的茶叶的PCA分类模型进行验证，若验证通过，则得到训练完成的茶叶的PCA分类模型；若训练不通过，则继续执行对预先构建的不同茶叶的PCA分类模型进行训练的步骤，直至测试通过。
[0017]在一实施例中，不同茶叶的PCA分类模型的构建步骤，包括：分别获取预设数量茶叶样本的原始数据；对原始数据进行特征提取和降维，得到原始数据的主成分作为新的特征；基于预设算法从新的特征中提取目标主成分，对目标主成分进行线性判别分析，以构建不同茶叶的所述PCA分类模型。
[0018]在一实施例中，基于预设算法从新的特征中提取目标主成分，包括：基于统计指标算法、可解释性方差算法或者累计方差贡献率等算法从新的特征中提取确定数量的特征，得到目标主成分。
[0019]本申请第三方面提供一种物质检测设备，该物质检测设备，包括：存储器和处理器；存储器用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序并在执行计算机程序时，实现如上第二方面所述的基于三维荧光的茶叶检测方法。
[0020]本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序；该计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上第二方面所述的基于三维荧光的茶叶检测方法。
[0021]本申请实施例提供了基于三维荧光的茶叶检测系统、方法、物质检测设备及存储介质，其中，基于三维荧光的茶叶检测系统，包括：样品台，用于放置待检测茶叶样本；LED光源，用于以预设角度范围内的入射角度照射待检测茶叶样本，以激发待检测茶叶样本的荧光发射；图像传感器，用于采集待检测茶叶样本的三维荧光光谱数据，将三维荧光光谱数据传输至物质检测设备；物质检测设备，用于基于预先训练完成的茶叶的PCA分类模型对三维荧光光谱数据进行分析，得到待检测茶叶的检测结果信息。该基于三维荧光光谱数据的茶叶检测系统，相对于传统的茶叶光谱提取，简化了处理步骤，直接对图像传感器采集的茶叶的三维荧光光谱数据进行处理，实现了快速无损的茶叶品质检测。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请一实施例提供的基于三维荧光光谱数据的茶叶检测系统的结构示意图；
[0024]图2为本申请另一实施例提供的基于三维荧光光谱数据的茶叶检测系统的结构示
意图；
[0025]图3为本申请实施例提供的基于三维荧光的茶叶检测方法的流程示意图；
[0026]图4为本申请实施例提供的茶叶的PCA分类模型的训练流程示意图；
[0027]图5为本申请实施例提供的物质检测设备的示意性框图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0030]还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维荧光光谱数据的茶叶检测系统，其特征在于，包括：样品台，用于放置待检测茶叶样本；LED光源，用于以预设角度范围内的入射角度照射所述待检测茶叶样本，以激发所述待检测茶叶样本的荧光发射；图像传感器，用于采集所述待检测茶叶样本的三维荧光光谱数据，将所述三维荧光光谱数据传输至物质检测设备；物质检测设备，用于基于预先训练完成的茶叶的PCA分类模型对所述三维荧光光谱数据进行分析，得到所述待检测茶叶的检测结果信息。2.根据权利要求1所述的基于三维荧光的茶叶检测系统，其特征在于，所述基于三维荧光的茶叶检测系统，还包括：暗箱；所述样品台安装在所述暗箱的底部，所述LED光源安装在所述暗箱的一侧壁，所述图像传感器安装在所述暗箱的顶部。3.根据权利要求1或2所述的基于三维荧光的茶叶检测系统，其特征在于，所述LED光源包括多个不同波长的LED灯，所述多个不同波长的LED灯，分别用于以预设角度范围内的入射角度轮流照射所述待检测茶叶样本。4.根据权利要求3所述的基于三维荧光的茶叶检测系统，其特征在于，所述多个不同波长的LED灯，分别用于以预设角度范围内的入射角度，轮流等距照射所述待检测茶叶样本。5.一种基于三维荧光的茶叶检测方法，其特征在于，应用于物质检测设备，所述物质检测设备与图像传感器通信连接，所述方法包括：接收图像传感器采集的待检测茶叶样本的三维荧光光谱数据，所述待检测茶叶样本放置在样品台上，由LED光源以预设角度范围内的入射角度等距照射，以激发所述待检测茶叶样本的荧光发射；利用预先训练完成的茶叶的PCA分类模型对所述三维荧光光谱数据进行分析，得到所述待检测茶叶的检测结果信息。6.根据权利要求4所述的基于三维荧光的茶叶检测方法，其特征在于，所述预先训练完成的茶叶的PCA分类模型的训练过程，包括：获取不同类别茶叶样本在所述LED光源照射下的三维荧光光谱数据，所述LED光源包括多个不同波长的LED灯，所述三维荧光光谱数据以...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琦，付强，任政企，
申请(专利权)人：大格创新科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：