054] 图3是高光谱数据预处理过程图；
[0055] 图4是高光谱图像预处理过程图；
[0056] 图5是多源特征彳目息提取思路图；
[0057] 图中，电源系统8,光照箱9,卤钨灯10,链式输送装11，芒果转速控制12,芒果定位 13,摄像14,光谱仪15,密闭16,底部拉闸式托17,滤网18,气体检测室19,气体传感器阵列 20,孔透挡板21，透风扇22,通讯线路23,监视器24,计算25。
【具体实施方式】：
[0058] 如图1所示，一种芒果品质无损检测装置，包括光照系统、高光谱成像系统、仿生 电子鼻系统、分析处理及控制单元和通讯线路，其特征在于：所述光照系统包括电源（8)、 光照箱（9)、卤钨灯光源构成（10)，卤钨灯光源安装在光照箱内部并通过通讯线路（23)与 分析处理及控制单元连接；所述高光谱成像系统该系统由图像信息传感器和光谱信息传感 器构成，具体包括摄像机（14)、光谱仪（15)和数据采集程序等，高光谱成像系统安装在光 照箱内部上方，通过通讯线路与分析处理及控制单元连接；所述仿生电子鼻系统包括密闭 室（16)、底部拉闸式托板（17)、滤网（18)、气体检测室（19)、气体传感器阵列（20)、孔透挡 板（21)、透风扇（22)，仿生电子鼻系统通过通讯线路与分析处理及控制单元连接；所述分 析处理及控制单元包括监视器（24)、计算机（25)及相应软件和程序；通过通讯线路（23) 与各传感器相连接，处理加工从各传感器中的获得的数据，并控制检测装置上其他模块的 工作状态，并设有和用于分析处理各种数据的软件和用于芒果品质综合评价的一组模型； 并通过有线或无线的方式将检测装置的检测结果输出；所述通讯线路，用于连接本发明装 置的各个部分，完成装置各部分的导电和通讯功能。
[0059] 本发明具体装置主要部件包括电源系统8,光照箱9,卤钨灯10,链式输送装11，芒 果转速控制12,芒果定位13,摄像14,光谱仪15,密闭16,底部拉闸式托17,滤网18,气体检 测室19,气体传感器阵列20,孔透挡板21，透风扇22,通讯线路23,监视器24,计算25,以及 相关的软件、控制程序、数据采集程序和数据处理与建模程序等。本设备的使用方法包括两 个大的步骤其一是样品的训练的建模过程101和芒果检测过程102,然后将102锁的结果代 入101过程生成的模型中得到具体的检测结果，具体过程如下：
[0060] (1)由人工按照国家或行业有关芒果品质标准选取一批某一品种的成熟芒果作为 训练样本，并对这些芒果的品质进行人工标记，每个品质类别选择30个的芒果样本；
[0061] (2)利用高光谱成像系统采集芒果的光谱数据信息和图像信息；并用仿生电子鼻 系统的气味传感器采集芒果挥发出来的气味响应谱数据信息；
[0062] (3)光谱数据预处理，包括数据曲线黑白校正和用Savitzky-Golay卷积平滑法 (更多Savitzky-Golay卷积平滑法的细节请参考梁逸咨和俞汝勤编著的《分析化学手册 (10) 一一化学计量学》.北京：化工出版社，2001)去除光谱成图像信息中的非品质信息的 影响（如表面不均勾引起的散射影响）以及仪器噪音和暗电流巧引起的光谱曲线基线漂移 和不重复现象、不同成分之间相互千扰引起的多重共线性和背景因素对光谱曲线的影响， 并进行光谱曲线分析，寻找并选择各类品质芒果光谱曲线有显著差别的波段作为特征波段 (具体步骤和思路如图4);
[0063] 其中，Savitzky-Golay卷积平滑法的计算公式如下：
[0064]
[0065] (4)图像预处理，包括图像校正、图像消噪、特征波段感兴趣区域的图像提取、图像 增强和内容分析等处理（具体步骤和思路如图5);
[0066] (5)进行光谱特征信息提取、图像特征信息提取和气味特征信息提取操作，包括以 下操作内容（具体步骤和思路如图6):
[0067] ①从高光谱数据中分析并提取的特征信息包括芒果的果核尺寸、酸度、硬度和可 溶性固形物等特征信息；
[0068] ②从高光谱图像中分析并提取的特征信息包括芒果的尺寸、果形、着色、外表缺陷 特征参数及缺陷区域几何状态等特征信息；
[0069] ③从气味传感器的芒果气味响应谱数据分析并提取的特征信息包括芒果的成熟 度、腐烂腐败信息和病虫害信息等特征信息；
[0070] (6)进行多源信息特征融合。将提取的光谱特征信息、图像特征信息和气味特征信 息通过统一法则映射到高维空间进行多源信息特征融合处理；
[0071] (7)用主成分分析法抽象出若干关键虚拟特征变量表征高维的融合特征空间，以 便利于建模操作和提高模型质量；
[0072] (8)利用神经网络等非线性建模方法，构建芒果品质多源信息融合评价模型；
[0073] (9)对待检测的芒果依次进行步骤（2)到步骤（7)的操作处理；
[0074] (10)将步骤（9)所得结果输入步骤⑶所得的模型进行评价，最后得到评价模型 输出的芒果品质判定结果。
【主权项】
1. 一种芒果品质无损检测设备，包括光照系统、高光谱成像系统、仿生电子鼻系统、分 析处理及控制单元和通讯线路，其特征在于：所述光照系统包括电源（8)、光照箱（9)、卤钨 灯光源构成（10)，卤钨灯光源安装在光照箱内部并通过通讯线路（23)与分析处理及控制 单元连接；所述高光谱成像系统该系统由图像信息传感器和光谱信息传感器构成，具体包 括摄像机（14)、光谱仪（15)和数据采集程序等，高光谱成像系统安装在光照箱内部上方， 通过通讯线路与分析处理及控制单元连接；所述仿生电子鼻系统包括密闭室（16)、底部拉 闸式托板（17)、滤网（18)、气体检测室（19)、气体传感器阵列（20)、孔透挡板（21)、透风扇 (22)，仿生电子鼻系统通过通讯线路与分析处理及控制单元连接；所述分析处理及控制单 元包括监视器（24)、计算机（25)及相应软件和程序；通过通讯线路（23)与各传感器相连 接，处理加工从各传感器中的获得的数据，并控制检测装置上其他模块的工作状态，并设有 和用于分析处理各种数据的软件和用于芒果品质综合评价的一组模型；并通过有线或无线 的方式将检测装置的检测结果输出；所述通讯线路，用于连接本发明装置的各个部分，完成 装置各部分的导电和通讯功能。2. 如权利要求1所述的检测设备，其特征在于：还包括一个芒果的传送系统（2)，该传 送系统包括输送装置（11)、转速控制装置（12)和定位装置（13)，并通过通讯线路与分析处 理及控制单元连接。3. 如权利要求1所述的检测设备，其特征在于：所述光照相内部还包括一个半球型反 射板，卤钨灯光源安装在半球型反射板内部，并且该半球型反射板上装有调节螺杆，用于调 节光源与反射板之间的距离。
【专利摘要】本发明公开了一种多源信息融合的芒果内外品质智能自动检测设备，该设备包括光照系统、高光谱成像系统、仿生电子鼻系统、分析处理及控制单元。该设备是将各分离的传感器采集的信息进行合理筛选以及优化组合，以便容错、互补进行综合决策，进而提高判别的精度和提高整个融合系统的有效性。从而建立一种高精确度、高鲁棒性、客观、快速的自动评价体系。该检测设备检测结果一致性好，自动化程度高，可实现非接触式，无损检测，解放劳动力，排除人为主观因素，可提高生产效率，降低生产成本。
【IPC分类】G01N21/84, G01N33/02
【公开号】CN105092579
【申请号】CN201510303784
【发明人】彭昱忠, 元昌安
【申请人】广西师范学院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月4日