本发明专利技术涉及一种基于反射和半透射高光谱图像检测桃果实冷害的装置和方法，属于农产品品质无损检测技术领域。通过高光谱成像仪，获取桃果实采后低温贮藏不同冷害阶段的反射和半透射高光谱图像，分析冷害桃果实与正常果实的光谱值及图像间的差异，提取响应的特征参数，在此基础上优化确定反映桃果实冷害特征的变量集，建立基于Fisher判别方法对桃果实冷害判别的数学模型，所建基于反射和半透射高光谱图像检测模型的判别准确率分别达到85.6％和95.6％。本方法可以对采后冷害桃果实进行准确识别，代替人工检测，降低水果采后贮藏的损失，可以用于水果采后的流通、贮藏和销售过程中的检测和监测。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于反射和半透射高光谱图像检测桃果实冷害的装置和方法，属于农产品品质无损检测
。通过高光谱成像仪，获取桃果实采后低温贮藏不同冷害阶段的反射和半透射高光谱图像，分析冷害桃果实与正常果实的光谱值及图像间的差异，提取响应的特征参数，在此基础上优化确定反映桃果实冷害特征的变量集，建立基于Fisher判别方法对桃果实冷害判别的数学模型，所建基于反射和半透射高光谱图像检测模型的判别准确率分别达到85.6％和95.6％。本方法可以对采后冷害桃果实进行准确识别，代替人工检测，降低水果采后贮藏的损失，可以用于水果采后的流通、贮藏和销售过程中的检测和监测。【专利说明】
本专利技术是一种基于高光谱技术无损检测水果采后冷害的装置和方法，属于农产品采后品质检测和控制的
。
技术介绍
桃是深受广大人民喜爱的水果之一。我国桃栽培区域广泛，品种繁多，2007我国桃年产量达到了 1600万吨，居世界第一位，占世界鲜桃总产量的36%，出口却不到世界总出口量的0.6%。一个主要原因是桃采后品质检测与分级技术水平的落后，导致我国桃产业缺乏国际市场竞争力。因此，研究和开发桃采后品质检测与分级技术显得非常重要。冷害是造成桃果实采后品质下降的重要原因。冷害表现具有滞后性，即在冷藏条件下已造成冷害，只有当到达货架条件一段时间才会表现出其冷害症状，此时造成的损失已无法挽回。因此，实现对初步冷害果实的检测具有很大的经济意义。人工分级对于内部缺陷只能通过抽样进行破坏性检测，被检样品失去商品价值，且整体的分级结果是由样本的评定结果间接得到，正确率依赖样本的选择。需要在冷害发生初期及时进行监测和诊断，提出较早加工处理的方案，避免造成桃果实组织不可逆的伤害，从而降低损失，节约能源，保证桃的质量和品质。那么，研究高效、精确的农产品品质无损检测技术，对推动农业的健康、持续发展，提高农产品交易价格，确保我国农业大国的地位，具有十分重要的现实意义。近年来，国内外学者对桃果实冷害的无损检测做了相关研究，如反射光谱检测油桃冷害.PostharvestBiology and Technology，2011，59:211-218.]、叶绿素荧光检测水蜜桃冷害.园艺学报，2008，35(7):945-950.]、敲击响应和近红外检测桃絮败.Journal of Agricultural Engineering Research,2001,78(3):281-289.]等，但是他们的研究多是针对桃果实冷害晚期时的特征提取和相关预测，而且检测精度相对较低，也无法针对早期冷害进行监测，对现实生产的指示作用较弱。因此，利用高光谱成像技术对桃果实的早期冷害实现监测具有很大的生产意义。
技术实现思路
技术问题本专利技术主要针对现有无损检测方法对桃果实早期冷害检测存在空白，以及增强无损技术实际应用价值的需求。利用高光谱成像技术，分析不同阶段冷害桃果实图像和光谱信息，提取响应的特征参数，并提出一种基于Fisher判别判断冷害的方法，构建其识别模型。该方法，对于提升我国农产品品质检测的自动化水平具有重要的意义和应用价值。技术方案1.一种基于反射和半透射高光谱图像检测桃果实冷害的装置和方法，其特征在于，通过高光谱成像仪系统，获取桃果实采后低温贮藏不同冷害阶段的反射和半透射高光谱图像，分析冷害桃果实与正常果实的光谱值及图像间的差异，提取响应的特征参数，在此基础上优化确定反映桃果实冷害特征的变量集，建立基于Fisher判别方法对桃果实冷害判别的数学模型。2.如权利要求1所述的高光谱图像检测桃果实冷害的装置，包括系统组成反射采集单元和半透射采集单元，其特征在于:I)系统组成，包括高光谱成像单元、直流可调光源、计算机和图像采集软件，整个装置放置在密闭黑箱中。其中，高光谱成像单元由CXD摄像机(I)、图像光谱仪(2)和焦距可变透镜摄像头(3)组成；直流可调光源(4)由150W的卤素钨灯及控制器构成，并由2个线性光纤导管(5)完成传输；计算机(6)型号为CPU E5800，3.2GHz，内存2G，显卡256MGeForce GT240 ;图像采集软件为自主开发的Spectral Image软件；2)反射采集单元，光谱摄像头(3)在距离桃果实样品(7)40cm的水平平行位置上采集光谱图像，两个线光源(5)与线光源横轴支架(8)间的夹角为45度，线光源横轴支架距传送板(9)垂直距离为35cm，光源强度为60W，两个线光源射出的光束交叉，光束交叉点正好为桃果实的中心，采集曝光时间2500ii S，采集速度8.0mm / s,图像分辨率804X440，其中，采集时，将桃果实放置为除果梗、尖头或缝合线的所在面与传送板平行的位置，并固定，以防传送带移动时桃果实位置变动；3)半透射采集单元，光谱摄像头(3)在距离桃果实样品(7)35cm的水平平行位置上采集光谱图像，两个线光源(5)与线光源横轴支架(8)间的夹角为0度，将桃果实夹在当中，线光源横轴支架距传送板(9)垂直距离为10cm，光源强度为105W，线光源射出的光束分别打在桃果实两颊，采集曝光时间18000ii S，采集速度2.1mm / s,图像分辨率804X 440，其中，采集时，将桃果实放置为除果梗、尖头或缝合线的所在面与传送板平行的位置，并固定，以防传送带移动时桃果实位置变动。3.根据权利要求1所述的一种使用基于反射及半透射高光谱图像检测桃果实冷害的方法，其检测步骤在于:I)桃果实冷害的破坏性检测，将桃果实表面除杂后，置于5°C冷藏环境中贮存，需要检测的时候，取出果实并置于货架条件3天，即温度为20°C，相对湿度为90%。其中，通过出汁率、褐变指数的破坏性检测方法，可以确定桃果实冷害程度；2)桃果实冷害的高光谱无损检测，将每次取出的果实，置于货架条件3天后，分别置于高光谱反射或高光谱半透射采集系统，进行数据采集；3)高光谱数据分析，对不同冷害程度桃果实分别选取适宜的感兴趣区域进行ROI分析，计算其反射或半透射光谱值，以得到桃果实不同冷害阶段的光谱特性，对桃果实高光谱图像进行独立主成分ICA分析，降维、除去冗余信息后，使原始的440个波段的高光谱图像转化为440个新的独立主成分图像，其中，第一独立主成分图像所占方差贡献率最大，第二独立主成分图像所占方差贡献率次之，并依次减少，其余为噪声。4.如权利要求3所述的方法，还包括建立的桃果实冷害判别模型，其特征在于:I)冷害特征波长的提取，对不同冷害阶段的桃果实高光谱图像进行独立主成分ICA分析后，对得到的独立主成分图像进行权重系数分析，每一个图像都是由400-1000nm的各个波段线性组合而成，且每个波长的权重系数不同。656nm、674nm、703nm为反射照射方式提取的特征波长，640nm、745nm和811nm为半透射条件时提取的特征波长；2)判别桃果实冷害特征参数的确定，选择特征波长下的光谱值作为桃果实冷害的判别特征变量集，其中，656nm、674nm、703nm特征波长光谱值为反射照射方式的特征变量，640nm、745nm和81 Inm特征波长光谱值为半透射照射方式的特征变量；3)判别桃果实冷害的模型构建，基于Fisher判别的桃果实冷害与否的判别分析本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于反射和半透射高光谱图像检测桃果实冷害的装置和方法，其特征在于，通过高光谱成像仪系统，获取桃果实采后低温贮藏不同冷害阶段的反射和半透射高光谱图像，分析冷害桃果实与正常果实的光谱值及图像间的差异，提取响应的特征参数，在此基础上优化确定反映桃果实冷害特征的变量集，建立基于Fisher判别方法对桃果实冷害判别的数学模型。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘磊庆，张嫱，屠康，张伟，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。