一种果实体积的快速测定方法
【专利摘要】本发明公开了一种果实体积的快速测定方法。该方法采用激光对旋转的离体果实垂直扫描，再经计算得到果实的体积。该体积测定方法是依据数学积分原理，首先通过扫描将果实外轮廓转化为扫描层切片，然后计算每个扫描层的体积，将每层体积加和得到果实的总体积。该方法可根据精确度的要求，设定激光垂直移动的速度，与排水法等体积测定相比，操作简单、反复性好，短时间内完成果实体积的测定。另外，按照该方法计算所得体积结果，有效避免了因人为操作误差、果实不规则外形等因素对结果的影响，同时反映真实的结果。
【专利说明】一种果实体积的快速测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种果实体积的快速测定方法。
【背景技术】 [0002]果实体积是果树学研究中常用的生长指标，用于考察果实的生长动态、果实比重、呼吸速率和乙烯释放量等。
[0003]离体条件下，果实体积常用排水法、果实表面积法、圆球体积法、置换法等方法测定。排水法、果实表面积法虽准确度高，但操作烦琐、测定速度慢，不能满足果实体积的快速测定。而在非离体条件下，主要采用圆球体积法测定果实体积，即圆球体积公式为:
[0004]V = -^-R1
4
[0005]其中，R为果实纵径和横径的平均值求得的半径；
[0006]有研究依据高等数学多重定积分理论推导出一些基于测定果实纵、横径而估算果实体积的公式，或者编写计算体积的计算机程序，但由于果实形状并非精确球状，导致精确度较低。置换法是将例如油菜籽等放入一个标准的容器内进行测量的技术，需要反复校正，同时油菜籽泄露、静电、受潮等潜在因素都会影响体积测定的精度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种果实体积的快速测定方法。
[0008]本发明提供的测定果实体积的方法，包括如下步骤:
[0009]I)将待测果实固定在可旋转的水平底座上，在保持所述待测果实水平匀速旋转的同时，设定激光的步长，使激光由果实顶端垂直移动，水平扫描，对果实的每一个水平切面进行扫描，得到果实横切面的数据点；
[0010]2)对步骤I)所得同一水平切面的数据点进行处理，得到果实横切面的数据图；
[0011]3)根据步骤2)所得果实横切面的数据图，计算得到每个横切面的面积，将所得每个扫描层的表面积乘以所述激光的步长，得到每个扫描层的体积，加和所有扫描层的体积得到所述待测果实的体积。
[0012]上述方法的步骤I)中，所述步长是激光每自上而下移动一次的垂直距离。步长越小则测试越精密，扫描时间越长；
[0013]扫描步骤中，待测水果果实的水平旋转速度为0.5rps ；
[0014]激光的垂直移动速度为0.5mm/s~20mm/s,具体为2mm/s。
[0015]所得数据点的数目可根据待测果实的形状进行调整，如果实为苹果、梨或桃，可为400个数据点。
[0016]另外，在步骤I)中，还可根据需要进行如下预处理:
[0017]将待测水果果实清洗、去梗，并将其固定于底座的刺针上，保证果实在旋转过程中的稳定性，防止果实在测定过程中位置发生偏移。[0018]上述方法中，所述果实为水果或蔬菜果实；具体的，所述水果为苹果、梨或桃。
[0019]本发明采用激光对旋转的离体果实垂直扫描，再进行积分计算得到果实的体积。该体积测定方法是依据数学积分原理，首先通过扫描将果实外轮廓转化为扫描层，然后计算每个扫描层的体积，将每层体积加和得到果实的总体积。
[0020]该方法可以根据精确度的要求，设定激光垂直移动的速度，与排水法等体积测定相比，操作简单、反复性好，短时间内完成果实体积的测定。另外，按照该方法计算所得体积结果，有效避免了因人为操作误差、果实不规则外形等因素对结果的影响，同时反映真实的结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为实施例1测定苹果果实体积步骤2)中苹果横切面的扫描二维图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
[0023]实施例1、苹果果实体积的测定
[0024]取市售红富士品种苹果果实作为原料，按照如下方法测定其体积:
[0025]I)将苹果洗净、去梗后，沿苹果横径方向，将其固定于可旋转的水平底座的固定支撑针上，并将顶部探针插入果实中；
[0026]2)保持水平底座以0.5rps的速度匀速旋转，设定激光从果实顶端自上而下扫描的步长为2_后，开启激光扫描系统，使其由苹果最高处开始，沿竖直方向以2mm/s的速度移动，水平扫描，同时底座对苹果的轮廓进行有间隔的垂直测试，对果实的每一个水平切面进行扫描，得到400个数据点。
[0027]3)将同一水平切面的400个数据点进行连接，得到一个虚拟切面，同时生成可视的二维图形，即果实横切面的数据图，如图1所示，每一圈代表一个横切面，以苹果中心层为例，所得 400 个数据点为:35.6mm、36.1mm、37.2mm、35.4mm、38.2mm......；
[0028]4)根据步骤3)所得苹果横切面的数据图，可计算得出每个横切面的表面积；利用计算机软件数学积分的方法，由每个扫描层的表面积乘以步长即可得到每个扫描层的体积，加和所有扫描层的体积就得到待测苹果的体积为234.72cm3 ；
[0029]利用排水法测得该待测苹果果实的体积为231.2cm3 ；
[0030]按照与上相同的方法，选取另外两个苹果果实进行测定，测定结果如下:利用该实施例方法测得苹果果实的体积依次为301.54cm3,286.1Ocm3 ；
[0031]而利用排水法测得的体积依次为296.3cm3、280.8cm3。
[0032]可见，本发明提供的测定果实体积的方法能够快速精确完成测定，且测定数据可靠，与传统的排水法测定体积相比，具有较高的准确性和易操作性。
[0033]实施例2、梨果实体积的测定
[0034]取市售新鲜梨果实作为原料，按照如下方法测定其体积:
[0035]I)将梨洗净、去梗后，沿梨横径方向，将其固定于可旋转的水平底座的探针上；
[0036]2)保持水平底座以0.5rps的速度匀速旋转，设定激光从果实顶端自上而下扫描的步长为2mm后，开启激光扫描系统，使其由苹果最高处开始，沿竖直方向以2mm/s的速度移动，同时底座对梨的轮廓进行有间隔的垂直测试，每个横切面包含400个数据点(以梨的中心层为例，31.2mm、32.5mm、32.3mm、33.lmm、32.2mm......);
[0037]3)利用计算机软件数学积分的方法，将步骤2)所得梨每个横切面扫描所得数据点连接起来，得到横切面的数据图；
[0038]4)根据步骤3)所得梨横切面的数据图，对400个数据点累加，计算得到每个扫描层的表面积；由所得表面积乘以步长得到每个扫描层的体积，加和所有扫描层的体积得到待测苹果果实的体积为120.14cm3 ；
[0039]利用排水法测得该待测苹果果实的体积为118.5cm3 ；
[0040]按照与上相同的方法，选取另外两个苹果果实进行测定，测定结果如下:利用该实施例方法测得苹果果实的体积依次为137.22cm3、110.98cm3 ；
[0041]而利用排水法测得的体积依次为134.6cm3、107.4cm3。
[0042]可见，本发明提供的测定果实体积的方法能够快速精确完成测定，且测定数据可靠，与传统的排水法测定体积相比，具有较高的准确性和易操作性。
【权利要求】
1.一种测定果实体积的方法，包括如下步骤: 1)将待测果实固定在可旋转的水平底座上，在保持所述待测果实水平匀速旋转的同时，设定激光的步长，使激光由果实顶端垂直移动，水平扫描，对果实的每一个水平切面进行扫描，得到果实横切面的数据点； 2)对步骤I)所得同一水平切面的数据点进行处理，得到果实横切面的数据图； 3)根据步骤2)所得果实横切面的数据图，计算得到每个横切面的面积，将所得每个扫描层的表面积乘以所述激光的步长，得到每个扫描层的体积，加和所有扫描层的体积得到所述待测果实的体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤I)扫描步骤中，待测水果果实的水平旋转速度为0.5rps ； 激光的垂直移动速度为0.5mm/s?20mm/s。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述果实为水果或蔬菜果实。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述水果为苹果、梨或桃。
【文档编号】G01B11/00GK103486967SQ201310392219
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】毕金峰, 刘璇, 白沙沙, 陈芹芹, 吴昕烨, 王强, 王沛 申请人:中国农业科学院农产品加工研究所