、μ2、 M3、…、照重量划分为4个等跨度的重量区间，分别统计每个区间内所有脐橙样品果皮 衰减信息的平均值，分别记为I1、I2、I3、I4; 步骤2 :待测脐橙样本的糖度快速无损检测； 步骤2. 1，选取待测脐橙样本N，按照步骤1. 2获取透过待测脐橙样本N的光，作为待测 脐橙样本的近红外光谱，其能量值记为a ; 步骤2. 2,按照步骤1. 3测定待测脐橙样本N的重量、高度及两个相互垂直方向的赤道 直径，分别记为g、h、dl及d2; 步骤2. 3,根据步骤2. 2中的待测脐橙样本N的重量g，判断待测脐橙样本N的重量属 于步骤1. 10中的区间位置，若属于一区间，则选取一区间的果皮衰减信息的平均值I1作为 待测脐橙样本N的果皮衰减信息，并将能量值c = a+I1作为去除果皮光谱信息后的待测脐 橙样本N的果肉近红外光谱；
步骤2. 4,校正水果大小对糖度检测的影响，将待测脐橙样本N的果肉近红外光谱c采 用水果大小校正因 ? )2作为待测脐橙样本 N的果肉近红外校正光谱； 步骤2. 5,对于待测脐橙样本N的果肉近红外校正光谱，获取特征波长720nm、756nm、 782nm、840nm、886nm、942nm 的光谱值； 步骤2. 6,将步骤2. 5中的待测脐橙样本N特征波长的光谱值代入步骤1. 9的线性回归 方程中，从而获得待测脐橙样本N的糖度值预测值，实现脐橙糖度的快速无损检测。
【主权项】
1. 一种脐橙糖度快速无损检测方法，其特征在于该方法的步骤如下： 步骤1:建立脐橙糖度的线性回归方程； 步骤1. 1，采集n个脐橙样本分别记为Mi、M2、M3、…、Mn; 步骤1. 2,对于每一个脐橙样本％，l〈i〈n，将光源对准脐橙样本％的赤道中心，由近红 外光谱仪与光源间隔90度的方向对准脐橙样本乂的赤道中心，采集透过脐橙样本的光谱 Ai1，将脐橙样本％转动90度、180度、270度分别采集光谱AJ、Ax3、Ax4，对Ai1、Ax2、Ax3、AJ 取平均值作为脐橙样本％的近红外光谱，其能量值记为Ai，脐橙样本％转动过程中，光源、 近红外光谱仪的中心线均保持与脐橙样本赤道面位于同一平面； 步骤1. 3,利用重量传感器测定脐橙样本％的重量（记为GJ，利用超声波传感器测定 脐橙样本的高度（记为私），利用超声波传感器测定脐橙样本赤道平面上两个相互垂直方向 的赤道直径，以采集光谱过程中与近红外光谱仪中心线重合的赤道直径记为Dil、与光 源中心线重合的赤道直径记为〇2 ; 步骤1. 4,环绕脐橙样本％的赤道圈，分别去除脐橙样本相对两侧面90度扇形区域的 果皮，然后按步骤1. 2中的近红外光谱仪和光源布置方式，对去除部分果皮的脐橙样本每 转动90度采集一次光谱，依次记为&1、Bx2、Bx3、Bx4,其中，BJ、采集过程中脐橙样本朝 向光源一侧有果皮、朝向近红外光谱仪一侧无果皮，Bj、Bd采集过程中脐橙样本朝向光源 一侧无果皮、朝向近红外光谱仪一侧有果皮； 步骤1. 5,将脐橙样本乂完全去除果皮，对脐橙样本M1果肉采用国家标准方法测定其 糖度值，作为脐橙样本％的糖度真实值； 步骤1.6,消除果皮光谱信息对糖度检测的影响，保留果肉的光谱信息，将能量值作为去除果皮光谱信息后的脐橙样本％的果肉近红外光谱； 步骤1. 7,校正水果大小对糖度检测的影响，将脐橙样本的近红外光谱Q采用水果大小 校正因子i作为脐橙样本％的果肉近 红外校正光谱； 步骤1. 8,选取720nm、756nm、782nm、840nm、886nm、942nm波长为脐橙糖度的特征波长， 并获取脐橙样本％的果肉近红外校正光谱中的特征波长的光谱值； 步骤1. 9,采用多元线性回归将步骤1. 8中的特征波长的光谱值与步骤1. 5中的脐橙样 本的真实糖度值进行关联，建立脐橙糖度的线性回归方程，线性回归方程为步骤1. 10,按脐橙样本重量对果皮光谱能量衰减信息进行区间统计，脐橙样品果皮光 谱能量衰减信息为由果皮吸收光能造成的果皮入射和出射光之间的光能衰减值，对于脐橙 样本％，其果皮光谱能量衰减信息1为> 将脐橙样本I、M2、 M3、…、照重量划分为4个等跨度的重量区间，分别统计每个区间内所有脐橙样品果皮 衰减信息的平均值，分别记为I1、I2、I3、I4; 步骤2 :待测脐橙样本的糖度快速无损检测； 步骤2. 1，选取待测脐橙样本N，按照步骤1. 2获取透过待测脐橙样本N的光，作为待测 脐橙样本的近红外光谱，其能量值记为a; 步骤2. 2,按照步骤1. 3测定待测脐橙样本N的重量、高度及两个相互垂直方向的赤道 直径，分别记为g、h、dl及d2; 步骤2. 3,根据步骤2. 2中的待测脐橙样本N的重量g，判断待测脐橙样本N的重量属 于步骤1. 10中的区间位置，若属于一区间，则选取一区间的果皮衰减信息的平均值I1作为 待测脐橙样本N的果皮衰减信息，并将能量值c=a+I1作为去除果皮光谱信息后的待测脐 橙样本N的果肉近红外光谱； 步骤2. 4,校正水果大小对糖度检测的影响，将待测脐橙样本N的果肉近红外光谱c采 用水果大小校正因子作为待测脐橙样本 N的果肉近红外校正光谱； 步骤2. 5,对于待测脐橙样本N的果肉近红外校正光谱，获取特征波长720nm、756nm、 782nm、840nm、886nm、942nm的光谱值； 步骤2. 6,将步骤2. 5中的待测脐橙样本N特征波长的光谱值代入步骤1. 9的线性回归 方程中，从而获得待测脐橙样本N的糖度值预测值，实现脐橙糖度的快速无损检测。2. -种用于如权利要求1所述脐橙糖度快速无损检测方法的检测装置，包括工作台、 光源、近红外光谱仪，其特征在于，所述工作台上放置脐橙样品，近红外光谱仪连接有作为 光谱数据获取探头的准直透镜，所述准直透镜竖直向下设置在工作台的正上方，所述工作 台上方两侧分别设有光源，光源朝工作台方向水平设置，工作台上设有重量传感器，所述准 直透镜的一侧、光源的一侧均设有用于测量距离的超声波传感器，准直透镜、光源分别通过 各自的可调节支架进行支撑。3. 根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述光源设置在固定套筒内，固定套 筒内从后到前依次设置有卤钨灯杯、l〇〇〇nm低通截止滤光片、600nm高通截止滤光片I、双 凸透镜、平凸透镜。4. 根据权利要求2或3所述的检测装置，其特征在于，所述工作台为旋转平台，旋转平 台的底部设有控制旋转的步进电机。5. 根据权利要求2或3所述的检测装置，其特征在于，所述可调节支架包括单轴位移 台，单轴位移台上设有用于支撑的固定连杆。6. 根据权利要求2或3所述的检测装置，其特征在于，获取脐橙样品光谱信息操作时， 脐橙样品的赤道平面、光源中轴线、准直透镜中轴线位于同于平面。
【专利摘要】本发明公开了一种脐橙糖度快速无损检测方法和装置，解决现有的脐橙近红外光谱检测技术未考虑果皮对光谱的干扰以及水果大小重量的影响，检测精度较低的问题。本方法利用近红外光谱仪获取脐橙及脐橙果皮的近红外光谱，采用重量传感器及超声波传感器测定脐橙的重量、高度及两个相互垂直方向上的直径。利用剥除脐橙单侧果皮获取光谱衰减值的方法消除果皮对糖度检测的影响，采用脐橙的重量、高度及直径数据校正脐橙大小对脐橙糖度检测的影响。应用多元线性回归将校正后的脐橙光谱与其糖度值进行关联，建立脐橙糖度的线性回归方程，从而实现脐橙糖度的快速无损检测。本发明可以校正和消除脐橙大小及果皮对脐橙糖度检测的影响，有效提高采用近红外光谱检测脐橙糖度的精度。
【IPC分类】G01N21/3563, G01N21/359
【公开号】CN105092518
【申请号】CN201510333168
【发明人】孙通, 刘木华, 刘日龙, 林金龙, 吴宜青
【申请人】江西农业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月16日