[发明专利]一种反射和透射一体化的高光谱成像系统及方法

说明书

本发明属于农产品品质无损检测技术领域，并具体公开了一种反射和透射一体化的高光谱成像系统及方法，其包括箱体、设于箱体顶部的成像装置以及设于箱体内部的透射装置，成像装置用于获取待检测样品的发射高光谱图像和透射高光谱图像，其与高度调节装置相连；透射装置位于成像装置的下方，其包括位移平台及安装在位移平台上的透射单元，透射单元在位移平台的带动下实现位置的调整，其用于产生透射光源，透射单元的两侧还设置有用于产生反射光源的反射光源组件。通过本发明不仅能够采集各种农产品的反射高光谱图像，还能实现不同种类农产品透射高光谱图像的采集，具有检测精度高、维护方便等优点。

技术领域

本发明属于农产品品质无损检测技术领域，更具体地，涉及一种反射和透射一体化的高光谱成像系统及方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，消费者对农产品的品种、新鲜程度、食用安全性、包装外观等方面都提出了越来越高的要求。农产品在生长发育过程中受到各种环境因素的影响，既可能出现如颜色、病变、畸形等外部品质的差异，也可能产生如水分、含糖量、维生素等内部品质的不同。而品质是决定农产品价格的关键因素，因此如果能在农产品上市之前根据其内外部品质进行分级，将有助于规范农产品市场和维护生产、销售、消费三方利益。传统的农产品品质检测技术主要包括外部品质检测技术，如机械分级技术、机器视觉技术等和内部品质检测技术，如化学计量法、电极测试法等。这些方法都可以对农产品的内部或外部品质进行检测，但是不能同时获取农产品的外部和内部信息，还存在着检测周期长，需要破坏样品等缺点，难以满足大批量检测需求。因此急需一种能够现场、快速、无损、精确的农产品内外部品质检测技术及装置。

高光谱成像技术是采用成像光谱仪，在光谱波长200-2500nm范围内利用数十或数百个光谱波段对样品进行连续成像，该技术可同时采集样品的图像信息与光谱信息，其中图像信息可以反映样品的大小、形状、缺陷等外部品质特征，而光谱信息能充分反映样品内部的物理结构、化学成分等内部品质的差异。因此，高光谱图成像技术在农产品内外部品质的检测方面极具优势。从高光谱采集模式上看，其成像技术分为反射和透射两种，反射高光谱技术对检测农产品外部缺陷表现出良好的性能，被广泛应用于苹果、柑橘、黄瓜、肉类等多种农产品外部品质的检测，而透射高光谱技术由于可以获得农产品内部的光谱信息，因而被较多的应用于农产品内部品质的检测当中。专利CN204389408U公开了一种光源参数可调的马铃薯透射高光谱图像采集装置，其通过调节安装在样品室内的16盏卤素灯，可以实现光源参数的调节，从而研究不同光源参数对马铃薯透射高光谱图像的影响；专利CN105181611A公开了一种类球形水果透射高光谱成像无损检测装置，其通过调节“光阑”原理托盘透光孔直径的大小，从而适应不同种类的类球形水果，获取其透射高光谱图像。

上述的高光谱图像采集装置都只能采集一种或一类农产品的透射高光谱图像，不能同时获得内外部品质信息，因此其应用受到限制。由于不同种类农产品的形状、大小不一致，导致采集反射、透射高光谱图像时，对光源功率、透光孔形状、大小等要求不同，目前还未见既可采集各种农产品反射高光谱图像，也可采集其透射高光谱图像的实验装置的报道。通常情况下，如需采集农产品反射和透射高光谱图像，则要加工或购买相关装置，不仅耗时耗力，还可能影响检测精度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种反射和透射一体化的高光谱成像系统及方法，其通过对关键组件如成像装置和透射装置的结构及具体装配方式进行研究和设计，不仅能够采集各种农产品的反射高光谱图像，还能实现不同种类农产品透射高光谱图像的采集，具有检测精度高、维护方便等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种反射和透射一体化的高光谱成像系统，其包括箱体、设于箱体顶部的成像装置以及设于箱体内部的透射装置，其中：

所述成像装置用于获取待检测样品的发射高光谱图像和透射高光谱图像，其与高度调节装置相连，并在高度调节装置的作用下实现高度的调节；