[发明专利]一种基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于：所述检测装置上方设置水果支架，可放置待测水果样品；检测装置内部设置光源、采用硅基多光谱芯片的多光谱相机、检测模块，所述的多光谱相机与所述检测模块连接；

所述多光谱相机以所述水果支架放置的待测水果样品为原点，多光谱相机与所述光源形成一个夹角；

所述多光谱相机采集经光源照射待测水果样品后的散射多光谱图像数据并输入检测模块，所述检测模块根据接收的多光谱图像数据检测待测水果样品的糖度。

2.根据权利要求1所述的基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于，所述的水果支架为不透光的软质材料，呈上大下小的喇叭口型，供放置水果并与水果表面紧密接触，使水果下方的检测装置内部形成相对暗光环境，阻断外部光线干扰。

3.根据权利要求2所述的基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于，所述的检测模块包括图像采集模块、糖度多光谱数据库、糖度识别匹配模块；

所述的图像采集模块，用于采集并储存所述多光谱相机获取的多光谱图像并进行光谱数据计算；

所述的糖度多光谱数据库，用于储存不同品种水果的各糖度等级的多光谱数据，用于与待测水果样品的多光谱图像数据的比对；

所述的糖度识别匹配模块，用于将多光谱相机获取的待测水果样品的多光谱数据与糖度多光谱数据库中的多光谱数据进行比对，显示所述待测水果样品的多光谱数据对应的糖度。

4.根据权利要求3所述的基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于，所述光源发出可见光和近红外波段的光；可见光照射水果表面后将提供待测水果样品的表皮信息；近红外光提供待测水果样品的内部信息。

5.根据权利要求1或4所述的基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于，所述光源可伸缩地固定在检测装置内部，使光源出光口可与放置在水果支架的待测水果样品的表面紧密接触。

6.根据权利要求5所述的基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于，所述光源出光口设置聚焦透镜，用以减小光斑面积，使光源经聚焦透镜照射水果表面的光斑面积小于所述光源出光口的面积。

7.根据权利要求6所述的基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于，所述多光谱相机包括聚焦透镜，聚焦透镜自动调节焦距，用于水果清晰成像。

8.根据权利要求1或7所述的基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测装置，其特征在于，所述检测装置的外部还设置有显示部件，可显示待测水果样品的糖度测试结果。

9.一种基于硅基多光谱芯片的水果糖度无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，将待测水果样品放置于检测装置的水果支架，水果与水果支架、光源出光口紧密接触，水果下方形成相对暗光环境；采用硅基多光谱芯片的多光谱相机设置在检测装置内部，以待测水果样品为原点，多光谱相机与所述光源形成一个夹角；

步骤S2，开启多光谱相机和检测模块中的图像采集模块，多光谱相机获取n张背景多光谱图像，采集方法为高速采集，并将n张背景多光谱图像储存于图像采集模块中，等待进一步处理；

步骤S3，开启光源、多光谱相机、检测模块中的图像采集模块，多光谱相机获取光源照射下，从待测水果样品中散射出的多光谱图像，采集方法为高速采集，连续获取n张多光谱图像，且n张多光谱图像储存于图像采集模块中；

步骤S4，多光谱图像采集结束，关闭光源和多光谱相机，启动图像采集模块，进行光谱数据计算，将n张背景多光谱图像和水果散射多光谱图像处理后进行差分：扣除背景，计算水果多光谱图像有效区域内的多组多光谱数据，降噪处理后得到一组水果多光谱数据；

步骤S5，启动检测模块中的糖度识别匹配模块，将步骤S4计算得到的多光谱数据与检测模块中的糖度多光谱数据库中的多光谱数据进行均方差计算，找到最小均方差对应的数据，则检测结果显示该数据对应的糖度；

其中，所述的糖度多光谱数据库，用于储存不同品种水果的各糖度等级的多光谱数据。