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原文传递水果内部品质检测方法及系统

专利名称：	水果内部品质检测方法及系统
摘要：	本发明提供一种水果内部品质检测方法及系统，该方法包括：将入射光入射至待测水果，该入射光为单色连续近红外光；根据入射光的光强信息和与入射光对应出射光的光强信息，获取光强变化信息；根据光强变化信息，获取待测水果的吸收系数和散射系数；根据吸收系数和所述散射系数，获取待测水果的内部品质。本发明实施例提供的水果内部品质检测方法和系统，通过单色连续近红外光对待测水果进行照射，由于水果内部组织存在对光的吸收和散射，从而会使出射光光强存在一定程度的衰减，检测出射光的光强变化，计算得到组织的吸收系数和散射系数，进而获取待测水果的内部品质情况，该方法无需对光源进行频率的调整，设备简单，检测速度快。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国农业大学
发明人：	赵龙莲;薛金丹;李江涛;李军会;王怀彬;邵志明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910634992.6
公开号：	CN110501301A
代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：	王文思
分类号：	G01N21/359(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100193 北京市海淀区圆明园西路2号
主权项：	1.一种水果内部品质检测方法，其特征在于，包括：将入射光入射至待测水果，所述入射光为单色连续近红外光；根据所述入射光的光强信息和所述入射光对应出射光的光强信息，获取光强变化信息；根据所述光强变化信息，获取所述待测水果的吸收系数和散射系数；根据所述吸收系数和所述散射系数，获取待测水果的内部品质。 2.根据权利要求1所述的水果内部品质检测方法，其特征在于，所述入射光为多束；相应地，所述将入射光入射至待测水果，包括：从不同方向将多束入射光入射至所述待测水果；相应地，所述水果内部品质检测方法还包括：将获取到的与每束入射光对应的吸收系数和散射系数，建立所述待测水果内部的光学参数分布，并将所述光学参数分布结合水果三维模型，完成三维重构成像，并对成像结果进行显示；根据成像结果获取待测水果的内部品质；所述水果三维模型是根据与所述待测水果同品种的正常的水果内部的标准光学参数分布，基于有限元算法建立的。 3.根据权利要求1所述的水果内部品质检测方法，其特征在于：所述通过所述光强变化信息计算获取所述待测水果的吸收系数和散射系数，包括：根据漫射传输方程，获取μa和μ′s的乘积；结合公式1：计算获取μt；结合公式2：μ′s＝μs(1-g)和μt＝μa+μ′s，其中g＝cosθ，计算获取μa和μs；所述漫射传输方程为：：其中，A为待测水果内部的吸光度，OD为入射光密度，μ′s为约化散射系数，r为入射光的光源至获取出射光的检测器之间的距离，μa为吸收系数，μs为散射系数，θ为入射光和出射光之间的偏转角；为有效衰减系数，R(r)为出射光的光强与相应的入射光的光强的比值。 4.根据权利要求3所述的水果内部品质检测方法，其特征在于，所述根据漫射传输方程，获取μa和μs的乘积之前，还包括：基于漫射理论组织内的光的能量分布满足漫射近似方程：并结合在半无限大均匀介质中，光源的边界约束条件：利用外推边界，采用镜像法求解所述漫射近似方程，获取所述散射系数、吸收系数以及所述入射光密度的关系，获取所述漫射传输方程；其中，D＝3(μa+μ′s)-1表示漫射系数；表示矢量运算，为对函数Φ(r)在各个正交方向上求导，然后再乘以各个方向上的单位向量；表示光能流率函数，其中Dr为所述光源与所述检测器距离为r时的漫射系数；Q(r)表示入射光的光强信息；n为待测水果与空气的相对折射率。 5.根据权利要求4所述的水果内部品质检测方法，其特征在于，所述建立所述水果三维模型之后，还包括：采用正四面体模型对所述水果的三维模型进行剖分，并在所述正四面体模型指定节点处设置入射光光源以及和所述入射光源对应的出射光检测器，并基于所述剖分后的三维模型，结合所述光学参数分布，完成三维重构成像。 6.根据权利要求1所述的水果内部品质检测方法，所述根据所述入射光的光强信息和所述入射光对应出射光的光强信息，获取光强变化信息，还包括：根据所述标准光学参数分布，运用高斯牛顿算法获取出射光标准光强信息；将所述和入射光对应的出射光的光强信息与所述出射光标准光强信息作差并取绝对值；当所述绝对值小于设定权重时，则获取所述光强变化信息。 7.一种水果内部品质检测系统，其特征在于，包括：光源、检测器、运算单元和显示单元；所述光源用于提供单色连续近红外光作为入射光；所述检测器用于接收获取出射光，并将所述出射光的光强信息输入至所述运算单元；所述运算单元包括第一运算单元和第二运算单元；其中，所述第一运算单元，用于比较所述入射光光强信息和所述出射光的光强信息，获取光强变化信息，通过所述光强变化信息获取待测水果的吸收系数和散射系数，并通过所述吸收系数和所述散射系数，获取待测水果的内部品质；所述第二运算单元，用于构建待测水果的三维模型，并结合第一运算单元所获取的待测水果的吸收系数和散射系数，建立所述待测水果内部的吸收系数和散射系数分布参数，并根据所述待测水果内部的吸收系数和散射系数分布参数，获取所述待测水果内部的光学参数分布，并将所述光学参数分布结合所述三维模型，完成三维重构成像；所述显示单元用于显示所述三维重构成像的结果。 8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述水果内部品质检测方法的步骤。 9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述水果内部品质检测方法的步骤。
所属类别：	发明专利