[发明专利]一种高光谱图像检测桃果实冷害的装置和方法

说明书

技术领域

本发明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领域。 

背景技术

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[Lurie S，Vanoli M，Dagar A，et al.Chilling injury in stored nectarine and its detection by time-resolved reflectance spectroscopy[J].Postharvest Biology and Technology，2011，59：211-218.]、叶绿素荧光检测水蜜桃冷害[王允祥，杨虎清，周存山，等利用叶绿素荧光预测水蜜桃果实冷害的研究[J].园艺学报，2008，35(7)：945-950.]、敲击响应和近红外检测桃絮败[Ortiz C，Barreiro P，Correa E，et al.Non-destructive identification of woolly peaches using impact response and near-infrared spectroscopy[J].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。 

发明内容

技术问题 

本发明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： 

1)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CCD摄像机(1)、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256M GeForce GT240；图像采集软件为自主开发的Spectral Image软件；