至步骤⑴所述被照射表面的覆盖率达到100%;记录并采集被照射表面上所有像素的相对空间位置和对应的太赫兹时域信号；
[0041](3)将所有像素的相对空间位置绘制成二维空间坐标图；同时，通过傅里叶变换将各个像素对应的时域信号转换为频域信号，在太赫兹波频率范围内对吸收谱数据进行积分，获得与像素对应的综合反射强度值；
[0042]用伪彩色将综合反射强度值表示在二维空间坐标图中对应的位置上，即得所述食品的太赫兹波谱图像；
[0043](4)从食品的太赫兹波谱图像中，选取某一维坐标值相等的全部像素；将被选取像素的另一维坐标值作为横坐标，像素反射太赫兹波的反射时间作为纵坐标，绘制时空坐标图；同时，将被选取像素对应的反射强度值进行归一化处理；
[0044]用伪彩色将归一化处理后的反射强度值表示在时空坐标图中对应的位置上，即得食品在所选取截面的断层成像；
[0045](5)重复步骤(4)，至太赫兹波谱图像中的所有像素被选取完毕，即获得食品全部截面的断层成像；根据断层成像判断食品中是否存在异物以及异物在食品中的位置；
[0046]其中，太赫兹波谱的频率分辨率为0.0076THZ ;太赫兹波谱频率范围为0.01-2.50THz ;太赫兹波的照射面积(单一像素面积)为0.013mm2:太赫兹波在每个像素的照射时间为:32.768psec ;仪器光路示意图如附图2所示，发射器产生太赫兹波谱，经过两次反射到达样品表面，太赫兹波的入射方向与食品被照射表面呈45度夹角。
[0047]样品的太赫兹波谱图像如附图3所示；样品的任意一层断层成像如附图4所示。通过附图4可见，样品的断层成像在O?3.280psec之间反映的是该样品的界面信息，即样品表面；反射时间早于Opsec的部分(附图4界面上方)是空气，此时间段尚未发生反射；反射时间迟于Opsec的部分(附图4界面下方)是样品内部，此时间段发生反射；反射时间在3.280psec之后反映样品内部断层信息；在3.280psec之后呈现均匀分布。
[0048]样品反射强度值的众数为0.09，未发现大于或等于2倍众数的像素，结合断层成像可知，样品中没有异物。
[0049]实施例2
[0050]以市售的巧克力块B为检测对象，所述巧克力块为密度均一、水平截面边长1mm的立方体，上下表面均为平面，厚度为2mm ；
[0051]检测方法与实施例1相比，区别仅在于:太赫兹波谱的频率分辨率为0.007THZ，单一像素的面积为被照射表面面积的0.01%，太赫兹波在单一像素上的照射时间为32pSec，以0.0lpsec为间隔采集反射时间内的一系列反射强度值，太赫兹波的入射方向与食品被照射表面呈40度夹角。
[0052]经检测，未发现大于或等于2倍众数的像素，结合断层成像可知，样品中没有异物。
[0053]实施例3
[0054]以市售的糖块C为检测对象，所述糖块为密度均一、水平截面直径12mm的六棱柱体，上下表面均为平面，厚度为4mm ；
[0055]检测方法与实施例1相比，区别仅在于:太赫兹波谱的频率分辨率为0.008THZ，单一像素的面积为被照射表面面积的0.02%，太赫兹波在单一像素上的照射时间为34pSec，以0.02psec为间隔采集反射时间内的一系列反射强度值，太赫兹波的入射方向与食品被照射表面呈50度夹角。
[0056]经检测，未发现大于或等于2倍众数的像素，结合断层成像可知，样品中没有异物。
[0057]实施例4
[0058]以自制的奶片D为检测对象，所述奶片为密度均一、水平截面直径Ilmm的圆柱体，上下表面均为平面，厚度为3_ ;奶片内部混有铁肩，铁肩厚0.2_、宽0.5_，长度不等。
[0059]检测步骤和参数与实施例1相同。
[0060]样品的太赫兹波谱图像如附图5所示；样品的某一层断层成像如附图6所示。
[0061]通过附图6可见，样品断层成像在O?3.280psec之间反映的是该样品的界面信息，即样品表面；反射时间早于Opsec的部分(附图6界面上方)是空气，此时间段尚未发生反射；反射时间迟于3.280pSec的部分(附图6界面下方)是样品内部断层信息；可以看到3.280psec之后，断层成像值众数在0.046左右，而在4.92psec、8.20psec、22.96psec位置出现3条明显的强度异于周围的条状分布，断层成像值在0.221左右，明显高于该样品内部断层成像值2倍众数，因此判断该样品中存在异物；上述现象的原因是，在这三个时间处太赫兹波碰触到奶片中的铁肩，发生了强度异于周围的发射。异物所处的位置可由样品的太赫兹波谱图像结合断层成像判断得出。
[0062]综上所述，太赫兹波谱断层成像可以反映样品指定断层位置中所存在异物的反射强度、存在深度及其所处像素的坐标位置。
[0063]本发明提出一种基于太赫兹波谱成像技术的食品异物无损探测方法，扩展了太赫兹波谱在食品异物无损探测方面的用途。该方法具有准确、高效、绿色无污染等特点，不仅可以为食品异物的无损探测提供技术支持，而且对保障食品、药品安全、提高生产效率、促进食品、药品行业健康发展等方面具有积极作用。
[0064]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种食品异物的无损探测方法，其特征在于:所述食品为密度均一的柱体，上、下表面均为平面；所述异物包含于食品内部，且与食品本身的密度不同； 所述方法包含以下步骤:用太赫兹波照射食品的上表面或下表面，采集食品反射太赫兹波的数据；通过所述数据获取食品的太赫兹波谱图像；通过太赫兹波谱图像获取食品的断层成像；通过断层成像判断食品中是否存在异物以及异物在食品中的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述食品的厚度为2?4mm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述异物为金属、塑料、陶瓷、玻璃、砂石中的一种或多种。4.根据权利要求1?3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下条件:太赫兹波的频率分辨率为0.007?0.008THz，太赫兹波的频率范围为O?ΙΟΤΗζ。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，太赫兹波的频率范围为0.01?2.50THzo6.根据权利要求1?5任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法包含以下具体步骤: (1)将食品固定于载物架，用太赫兹波持续照射食品的上表面或下表面；以照射的面积作为一个像素，记录该像素在被照射表面的相对空间位置，并采集该像素对应的太赫兹时域信号； 所述太赫兹时域信号包括:该像素反射太赫兹波的反射时间，以及所述反射时间内的反射强度值； (2)移动载物架，照射多个像素，至步骤(I)所述被照射表面的覆盖率达到100%;记录并采集被照射表面上所有像素的相对空间位置和对应的太赫兹时域信号； (3)将所有像素的相对空间位置绘制成二维空间坐标图；同时，通过傅里叶变换将各个像素对应的时域信号转换为频域信号，在太赫兹波频率范围内对波谱数据进行积分，获得与像素对应的综合反射强度值； 用颜色将各像素的综合反射强度值表示在二维空间坐标图中对应的像素位置上，即得所述食品的太赫兹波谱图像； (4)从食品的太赫兹波谱图像中，选取某一维坐标值相等的全部像素；将被选取像素的另一维坐标值作为横坐标，像素反射太赫兹波的反射时间作为纵坐标，绘制时空坐标图；同时，将被选取像素对应的反射强度值进行归一化处理； 用颜色将归一化处理后的反射强度值表示在时空坐标图中对应的位置上，即得食品在所选取截面的断层成像； (5)重复步骤(4)，至太赫兹波谱图像中的所有像素被选取完毕，即获得食品全部截面的断层成像；根据断层成像判断食品中是否存在异物以及异物在食品中的位置。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，单一像素的面积为被照射表面面积的0.01 ?8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，太赫兹波在单一像素上的照射时间为32 ?34psec09.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述反反射强度值的采集方法具体为:以0.01?0.02psec为间隔，采集所述反射时间内的一系列反射强度值。10.根据权利要求1?9任意一项所述的方法，其特征在于，太赫兹波的入射方向与食品被照射表面呈40?50度夹角。
【专利摘要】本发明提供一种食品异物无损探测方法，所述方法包含以下步骤：用太赫兹波照射食品的上表面或下表面，采集食品反射太赫兹波的数据；通过所述数据获取食品的太赫兹波谱图像；通过太赫兹波谱图像获取食品的断层成像；通过断层成像判断食品中是否存在异物以及异物在食品中的位置。本发明可实现对食品异物的无损探测，扩展了太赫兹波谱的应用范围，从而为食品异物无损探测等提供重要技术手段。
【IPC分类】G01V8/12
【公开号】CN104914479
【申请号】CN201510174116
【发明人】王冬, 潘立刚, 马智宏, 王纪华, 李安, 靳欣欣, 贾文珅
【申请人】北京市农林科学院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月13日