多光谱检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光谱检测技术领域，公开了一种用于农畜产品生产的多光谱检测装置及检测方法。本发明专利技术一种多光谱检测装置，包括光源、聚光镜头、摄影机、滤光片自动切换装置、遮光罩和防护罩，防护罩位于遮光罩的上方，样品和光源设置在遮光罩内，聚光镜头、摄影机和滤光片自动切换装置设置在防护罩内，摄影机通过聚光镜头安装在滤光片自动切换装置的观察窗的上方，所述观察窗对着样品。本发明专利技术通过摄像机获取滤光片中样品的灰度图像，同时采用滤光片自动切换装置切换不同光谱的滤光片，实现对样品进行无接触的在线检测，避免了对样品造成损伤，该检测装置成本较低，检测性能精确、稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光谱检测
，特别是涉及一种用于农畜产品生产的。
技术介绍
我国牛业品种资源丰富，主要包括以我国五大黄牛(鲁西牛、秦川牛、延边牛、南阳牛、晋南牛)为代表的地方品种和引进的国外优良品种(西门塔尔牛、利木赞牛、皮埃蒙特牛、夏洛来牛等)，其中，我国地方黄牛品种以生产高品质的大理石花纹沉积牛肉而备受消费者喜爱。随着国民生活水平的逐渐提高，我国消费者对于牛肉特别是高档牛肉的需求量与日俱增。据农业部统计，2008年我国牛肉总产量达613. 2万吨，比2000年增长19. 5%0 牛肉产量占全国肉类总产量的8. 4%;占世界牛肉总产量的10%，肉牛产量仅次于美国和巴西，位居世界第三位。在国际市场上，我国生产的牛肉主要是以低价取胜，以获取大量的出口，而除此之外我国的牛肉在国际市场上并没有竞争力。这主要是由于我国农畜产品品质及安全检测手段不完善，我国对肉类产品的品质分级、分类的检测设备落后，很多情况下都依靠人工对产品进行简单分级，甚至是不分级，这就造成产品的质量不一，部分优质产品也只能按照普通等级出售，给企业带来巨大的经济损失。目前，肉类行业使用的牛肉品质的主要评估方法主要有以下I、感官评定法，由经过专业训练的人员对样品进行分级评定，这种方法易受评定人员的主管因素的影响；2、设备评定法，如使用剪切仪测定牛肉的嫩度值，用红外烘干设备检测牛肉的水分含量，但这种评定方法检测比较耗时，且对样品具有破坏性，不适合在线检测；3、光谱检测技术，作为一种新兴技术，光谱检测技术在各行业中得到了广泛的应用，不会对样品造成破坏，光谱检测技术包括高光谱、红外光谱、荧光光谱、多光谱等。光谱技术是利用光线在样品内部的吸收、反射及散射特征来实现对样品参数的检测。光线的吸收与样品的化学成分有关，而光线的反射和散射主要由样品的结构特性决定， 因此光线的反射特征可以用于测定样品的质地。目前，主要是采用高光谱技术、红外光谱技术和荧光光谱技术进行检测，但高光谱技术、红外光谱技术、荧光光谱技术所配置的检测仪器的价格动辄几十万，甚至数百万，大大提高了企业的检测成本，不利于企业产品的市场销售。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种成本较低，检测性能精确、稳定，且对样品不会造成损伤的。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种包括光源、聚光镜头、摄影机、滤光片自动切换装置、遮光罩和防护罩；所述防护罩位于遮光罩的上方，所述遮光罩的上表面和防护罩的下表面相对的位置分别开有第一通孔；所述遮光罩的底部与第一通孔相对的位置放置待检测的样品，其顶部固定设有光源；所述滤光片自动切换装置设置在所述防护罩内，所述滤光片自动切换装置包括壳体、安装在壳体内的滤光片转换轮、以及与所述滤光片转换轮相连的驱动单元，所述壳体上开有贯穿壳体上下表面的观察窗，所述观察窗位于所述第一通孔处；所述滤光片转换轮相对于观察窗的位置的环向上设有多个滤光片沉孔，每个滤光片沉孔内设有滤光片；所述聚光镜头安装在观察窗的上方，其另一端与摄像机连接。其中，所述遮光罩的底部位于样品的一侧设有白参考瓦。其中，所述滤光片自动切换装置还包括位置检测单元，所述位置检测单元包括两个分别与驱动单元相连的传感器，所述壳体和滤光片转换轮相对的位置分别开有的第二通孔，所述两个传感器分别位于壳体的第二通孔的上下端，将壳体的第二通孔与滤光片转换轮的第二通孔重合时的位置设为初始位置。其中，所述驱动单元为步进电机，所述驱动单元通过双齿轮结构的传动装置与所述滤光片转换轮连接，所述双齿轮相啮合，其中一个齿轮与滤光片转换轮同轴相连，另一个齿轮与所述驱动单元的转动轴相连。其中，还包括手柄，所述手柄位于防护罩的外部，所述手柄上设置有启动开关，所述启动开关通过导线与驱动单元相连。其中，所述摄影机为电荷耦合相机。其中，所述光源为可发出均匀面光线的石英卤钨灯。一种上述的多光谱检测装置的检测方法，包括图像获取步骤打开光源和摄像机， 同时通过驱动单元驱动滤光片转换轮转动使得所需的滤光片对准观察窗，由摄像机通过聚光镜头从滤光片中获取样品的灰度图像；转动滤光片转换轮切换滤光片，获取多张不同波段的灰度图像。其中，所述样品为畜肉样品，所述多光谱检测方法还包括图像分割步骤通过图像分割运算模型将不同波段下的灰度图像两两进行运算， 获得分级的样品的灰度图像；运算后所得的灰度图像中各像素点的灰度值设为Iu，两个不同波段下的灰度图像的灰度值分别设为Iiu和I2U，图像矩阵的行数为i，列数为j，则图像分割运算模型为=Iij = Ilij-I2ij ；样品的大理石花纹等级判定步骤根据所述的图像分割运算模型为=Iij =取出脂肪颗粒，利用分割后的样品的灰度图像信息可以计算出待测样品中脂肪颗粒的大小、分布均匀性、分布密度等大理石花纹特征变量，从而可得出出样品的大理石花纹等级，样品的大理石花纹等级设为L，根据所述图像分割运算模型中得到的样品灰度值Iij计算出大理石花纹特征变量的值Xi,回归系数设为k和bi; i = 1，2，......，m，m为所建模型中所选滤光片的数量，则大理石花纹等级的预测运算模型为 权利要求1.一种多光谱检测装置，其特征在于，包括光源、聚光镜头、摄影机、滤光片自动切换装置、遮光罩和防护罩；所述防护罩位于遮光罩的上方，所述遮光罩的上表面和防护罩的下表面相对的位置分别开有第一通孔；所述遮光罩的底部与第一通孔相对的位置放置待检测的样品，其顶部固定设有光源；所述滤光片自动切换装置设置在所述防护罩内，所述滤光片自动切换装置包括壳体、安装在壳体内的滤光片转换轮、以及与所述滤光片转换轮相连的驱动单元，所述壳体上开有贯穿壳体上下表面的观察窗，所述观察窗位于所述第一通孔处；所述滤光片转换轮相对于观察窗的位置的环向上设有多个滤光片沉孔，每个滤光片沉孔内设有滤光片；所述聚光镜头安装在观察窗的上方，其另一端与摄像机连接。2.如权利要求I所述的多光谱检测装置，其特征在于，所述遮光罩的底部位于样品的一侧设有白参考瓦。3.如权利要求I所述的多光谱检测装置，其特征在于，所述滤光片自动切换装置还包括位置检测单元，所述位置检测单元包括两个分别与驱动单元相连的传感器，所述壳体和滤光片转换轮相对的位置分别开有的第二通孔，所述两个传感器分别位于壳体的第二通孔的上下端，将壳体的第二通孔与滤光片转换轮的第二通孔重合时的位置设为初始位置。4.如权利要求I所述的多光谱检测装置，其特征在于，所述驱动单元为步进电机，所述驱动单元通过双齿轮结构的传动装置与所述滤光片转换轮连接，所述双齿轮相啮合，其中一个齿轮与滤光片转换轮同轴相连，另一个齿轮与所述驱动单元的转动轴相连。5.如权利要求I所述的多光谱检测装置，其特征在于，还包括手柄，所述手柄位于防护罩的外部，所述手柄上设置有启动开关，所述启动开关通过导线与驱动单元相连。6.如权利要求I所述的多光谱检测装置，其特征在于，所述摄影机为电荷耦合相机。7.如权利要求I所述的多光谱检测装置，其特征在于，所述光源为可发出均匀面光线的石英卤钨灯。8.—种如权利要求1-7任一项所述的多光谱检测装置的检测方法，其特征在于，包括图像获取步骤打开光源和摄像机，同时通过驱动单元驱动滤光片转换轮转动使得所需的滤光片对准观察窗，由摄像机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭彦昆，郭辉，江发潮，欧阳文，石力安，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：