[发明专利]一种水果内部品质的检测模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水果内部品质无损检测模型的建模方法，特别涉及一种基于图像变换和计算机断层扫描技术快速检测水果内部品质的模型的建模方法，属于农产品无损检测技术领域。

背景技术

我国是水果的生产大国，却不是水果的出口强国，从表面上看有政策上的因素，也有我国产品自身的原因，比如苹果的种植品种不合理、种植方式较为粗放、农药残留较高等，但是更深层次的原因是各个环节的技术有待提高。比如在我国水果采后，对于果品的品质检测及分离等相关的技术和配套设施就比较落后，以至于我国的优质果品无法按照其应当的价格出售，无法带来可观的经济效益。

果品的品质检测及分级技术的发展和进步，对于提高我国水果质量，跨越国外技术壁垒的限制，改变我国水果在国际高端市场的不利局面，提高相关行业的市场竞争力，有重大而深远的意义。

近年来，农产品的无损检测技术发展迅速，尽管该类方法发展时间短，也没有严格的行业标准，但是它无损，快速，自动化程度高等众多特点使其在农产品品质检测领域发挥着不可替代的作用。

在众多的农产品无损检测方法中，X-ray CT技术是一类非常典型的代表，X射线无损检测技术利用X射线的良好穿透能力，通过对穿透量的分析，进而对果品的内部品质进行判断。根据水果的特性，检测时所需X射线强度很弱，通常称为软X射线。近年来软X射线已被成功地运用于水果内外品质的自动化无损检测分级中。

目前，在众多利用x射线技术进行农产品无损检测的研究中，主要是通过对CT图像的分析，对被检测物体内部损伤和区域划分的检测；或者直接提取CT图像中的CT值，通过统计分析，来对被检测物体的品质进行预测，并且所得结论多为线性的相关关系。然而，对于一张CT扫描图像，其必然包括很多信息，仅仅对图像空间形态加以变换是远远不够的。在图像处理过程中，为了改变图像的某些性质或者获取图像的某些信息，使其达到预想的目的，这就促使人们去研究采用适当的处理手段，使图像转变形式，之后再采用合理的方法达到预期的目的。在众多的变换方法中之中，傅里叶变换仍然是应用最广泛和最重要的变换方法之一，它可以将空间域图像转变成为频域图像，得到图像的频率信息，通过提取其频域中的有效特征来满足检测的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像傅里叶变换和计算机断层扫描技术的水果内部品质的检测模型的建模方法。该方法可以根据水果CT扫描图像经过傅里叶变换后的频域图像中特征参数的值，准确预测出水果的内部主要成分的含量，以实现水果无损检测。

本发明的水果内部品质无损检测模型的建模方法，其步骤如下：

1) 试验样品的准备：挑选大小均匀，无伤疤，无虫蛀的水果作为待测水果，试验期间将待测水果贮藏于不见光透气的纸箱中，保持室温，空气湿度在60%~70%之间；

2) CT扫描及数据来源的确定：将待测水果放入CT机进行纵向扫描，扫描结束后，选取水果最大剖面的CT图像，作为进行傅里叶变换的原始图片。

3) 水果内部品质参数的测量：在待测水果最大剖面处为中心，切下其一定厚度的果饼，按相应国家标准分别检测其可溶性固形物含量、可滴定酸度、pH以及含水率；

4)周期试验：按5~7天为一个周期，共测试6~8个周期，每个周期重复上述步骤1)～3)； 

5)CT图像的傅里叶变换：由于CT扫描有很高的分辨率，密度相差很近的组分也能被清晰的区分出来，并且CT图像清晰，不存在多种颜色的辨别，故可以直接采用图像处理软件对CT图像进行傅里叶变换。

6)特征参数的选取：在步骤5)之后，得到经傅里叶变换后的图像，根据图像的特点，选择可以表达图像特征的若干个参数，并进行模型的建立。

7)预测模型的建立：将步骤3)中得到的水果可溶性固形物含量、可滴定酸度、pH以及含水率品质参数，步骤6)中得到的各傅里叶变换后图像的若干个参数，利用统计学中的多元非线性统计分析方法等建模方法，建立水果可溶性固形物含量、可滴定酸度、pH以及含水率的预测模型。

本发明中，所说的待测水果为苹果、梨或桃。

本发明方法有如下优点，1)操作简便，耗时短，只需将水果计算机断层扫描的CT图像经过傅里叶变换，就可以预测水果内部品质参数；2)采用多元的非线性统计分析方法，提高预测模型的适应性和预测精度；3) 灵敏度高，重复性好，可以实现水果无损检测。

附图说明

图1是苹果中心剖面CT图像；

图2是苹果中心剖面CT图像经快速傅里叶变换后的图像；