[发明专利]基于智能手机的苹果糖度无损测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，包括：装置机壳、光学设备和配套软件，其中，

所述装置机壳包括基座、后壳、卡口结构、手机上下挡板及外胀紧套，所述后壳安装与所述基座的背面，所述卡口结构嵌入所述后壳，且与预设智能手机的摄像头对准，所述手机上下挡板安装在所述基座正面的上方和下方，所述外胀紧套套在所述卡口结构外围；

所述光学设备包括光学测头、近红外激光二极管光源、开关组合及控制电路，所述光学测头与所述卡口结构旋合，所述近红外激光二极管光源安装在所述光学测头内部，且通过所述控制电路与所述开关组合连接；

所述配套软件安装至所述预设智能手机中。

2.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述光学测头上装有黑色软橡胶垫，以减少苹果测点形状各异而与测头间存在间隙测头间存在间隙。

3.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述近红外激光二极管光源包括四种不同波长且并联的近红外激光二极管，其中，波长分别为：830nm、850nm、905nm和980nm。

4.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述光学测头采用阶梯孔设计放置所述近红外激光二极管光源，以对四种近红外激光二极管进行限位，保证四种近红外激光二极管相对所述光学测头整体位置不变。

5.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述开关组合包括四个按键，每个按键分别控制四种不同波长的近红外激光二极管，用户通过依次按下四个按键，完成四个波长下漫反射图像的采集。

6.根据权利要求1所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，其特征在于，所述光学设备还包括：

4.5V供电设备，安装于所述后壳上，用于为所述近红外激光二极管光源提供电能。

7.一种基于智能手机的苹果糖度无损测量方法，其特征在于，基于权利要求1-6中任一项所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量装置，包括以下步骤：

步骤S1，使用所述预设智能手机下载配套软件，再将所述预设智能手机放置在所述装置机壳中，其中，所述预设智能手机的摄像头对准所述卡口结构；

步骤S2，准备多个同品种苹果，并分别标记所述多个同品种苹果的样本点；

步骤S3，将所述光学测头分别对准样本点，并依次按下所述四个按键，使四种近红外激光二极管依次照射样本点，同时使摄像头依次拍摄四种波长多光谱图像；

步骤S4，将所述四种波长上传至所述配套软件中进行处理，得到苹果糖度值。

8.根据权利要求7所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量方法，其特征在于，所述配套软件中包括图像处理模块和糖度预测模型，其中，

所述图像处理模块，用于处理样本点的四种波长原始图像，得到图像亮斑灰度值平均值；

所述糖度预测模型，用于根据所述图像亮斑灰度值平均值预测所述样本点的苹果糖度值。

9.根据权利要求8所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量方法，其特征在于，所述图像处理模块的工作过程为：

对所述四种波长多光谱图像进行灰度处理，得到灰度图像；

利用大津法对所述灰度图像进行阈值计算，以对所述灰度图像进行二值化处理，得到亮斑外轮廓；

对所述亮斑外轮廓进行填充，并将填充后的图像二值化，遍历图像所有像素点，提取其中为填充色的像素点，记录其坐标；

根据所述坐标提取对应的原图上的灰度值，求和后计算平均值，得到图像亮斑灰度值平均值。

10.根据权利要求8所述的基于智能手机的苹果糖度无损测量方法，其特征在于，采用现有有损糖度检测仪对样本点的糖度值进行检测，获得已知糖度值；将所述图像处理模块会的四个灰度值与所述已知糖度值构建成样本点数据集，使用全连接神经网络对所述样本点数据集进行拟合，获得所述糖度预测模型。