[发明专利]一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置

说明书

本发明公开了一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置。通过空间频域成像获得被测样品的光学特性参数信息初始值，通过相位测量轮廓术获得被测样品的表面高度信息，利用标准反射板的表面高度信息对被测样品的光学特性参数信息初始值进行修正，获得被测样品修正后的光学特性参数，利用半球形固体仿体替换被测样品重复上述步骤处理并计算获得光学特性参数拟合系数，计算得到被测样品农产品的最终光学特性参数值；装置包括投影仪、中性密度片、两块偏振片、电动平移台、滤光片和CCD相机等构成的投影部分、成像部分以及样品台部分。本发明能够实现农产品光学特性参数的无损检测，具有成像范围大，精度较高，成本低，操作简单的优点。

技术领域

本发明涉及一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置，尤其是涉及了一种通过结合使用空间频域成像技术与相位测量轮廓术的无损检测农产品光学特性参数的方法与装置。

背景技术

食品工业必须在加工操作过程中实现食品的快速、无损地检测，以确保食品质量安全。近红外光谱技术(NIRS)由于其高精度与高效率，正在迅速成为首选的农产品常规分析方法。但其作为一种经验方法，NIRS不需要对光谱数据与化学官能团之间的物理关系进行全面地了解；相反地，NIRS是基于光谱和参考数据之间的数学关系来实现农产品中一些重要的化学成分(如：SSC、酸度、水分等)的检测。

光在在混浊介质(如农产品)中光传播或衰减是一个复杂的过程，主要以吸收和散射两种形式存在，分别可以用吸收系数(μ_a)和约化散射系数(μ’_s)来表征。在可见光近红外范围内的吸收系数与一些重要的化学质量属性，如可溶性固形物(SSC)，水分含量等相关，而散射与水果组织物理性质，如硬度等有相关。然而，传统的近红外光谱技术难以将吸收特性与散射特性分离检测，从而限制了NIRS检测硬度等与物理结构相关的参数的能力。

近年来，用于分离吸收与散射的技术及其在农业领域的应用研究引起了广泛关注。空间分辨光谱(SRS)和时间分辨光谱(TRS)作为新兴的方法，结合多种传统的可见/近红外光谱测量法通过光传播模型来实现吸收信息与散射信息的分离。SRS是通过获得在距离光源不同距离的探测点的漫反射光谱，使用相应的漫射模型来拟合出吸收系数与约化散射系数，TRS是通过脉冲激光照射测量光子的飞行时间，使用相应的漫射模型来拟合出吸收系数与约化散射系数。SRS根据其所使用的仪器不同，又可以分为基于阵列光纤探头的SRS，基于单色成像的SRS，基于高光谱的空间分辨成像(HISR)与空间频域成像(SFDI)。SFDI，作为一种无接触的光学成像技术，使用空间调制的照明光源照射，在空间频率域内研究样本的光学特性。由于照射光经过调制，所以可以通过改变调制光的空间频率来获得不同深度的样本的成分和结构信息。然而，由于大部分农产品的表面是非平面的，所以其外形轮廓会对SFDI检测结果有较大影响。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置，能够同时实现农产品光学特性参数与表面高度的检测，通过获得的高度信息对光学特性参数信息进行修正，从而获得修正后的光学特性参数信息，从而实现农产品光学特性参数的无损检测并提高检测精度，也对提高非平面农产品光学特性无损检测的精度有重大意义。

本发明的技术方案如下：

一、一种无损检测农产品光学特性参数的方法：

1)通过空间频域成像获得被测样品的光学特性参数信息初始值，被测样品为非平板农产品；光学特性参数信息初始值包括吸收系数与约化散射系数。

2)通过相位测量轮廓术获得被测样品的表面高度信息；

3)利用被测样品的表面高度信息对被测样品的光学特性参数信息初始值进行修正，获得被测样品修正后的光学特性参数；