專利名稱：基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用多信息融合的農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)在線檢測的方法和裝置，尤其
是指對小尺寸農(nóng)產(chǎn)品(禽蛋、蜜桔等)進行在線檢測的方法和裝置。
背景技術(shù)：
禽蛋含有人體必須的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素及微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，與人民生活有著密切的關(guān)系。但是，禽蛋是生物體，容易受環(huán)境因素的變化而變質(zhì)使之成為不新鮮蛋。在我國禽蛋一般根據(jù)重量來分級，由于檢測與分級的技術(shù)條件和手段的制約，幾乎沒有采用禽蛋的新鮮程度來對其進行檢測與分級。目前，常用抽樣檢驗方法為采用打開禽蛋檢測禽蛋內(nèi)容物的生化指標來確定禽蛋的新鮮度等級，主要用來評價的指標有哈夫單位H(根據(jù)禽蛋的新鮮度和禽蛋蛋白高度與禽蛋重量的回歸關(guān)系得出的)、蛋黃系數(shù)(禽蛋打開后在水平放置玻璃平板上自由流動后，測量計算蛋黃具有的高度與蛋黃直徑之比，再乘以100的值)、以及揮發(fā)性鹽基氮(蛋白質(zhì)在微生物作用下發(fā)生變性，產(chǎn)生揮發(fā)性鹽基氮，其含量多少反映了蛋白質(zhì)分解的程度)。這些方法都必須打開損壞禽蛋，這必將給養(yǎng)殖戶、收購者、銷售者等各方面都帶來損失，而且費時，不能實時完成檢測。因而開發(fā)基于快速無損檢測技術(shù)的禽蛋新鮮度檢測方法，確定禽蛋的新鮮度等級就顯得尤為必要而迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測的方法和裝置，通過分析禽蛋的圖像得到其最大橫徑，通過光譜檢測單元獲取禽蛋的有效光譜信息，將兩者信息融合后，形成有效的禽蛋新鮮度檢測模型，實現(xiàn)禽蛋新鮮度的在線無損檢測。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 —、一種基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法 禽蛋進入圖像檢測單元后，由圖像檢測單元獲取禽蛋的最大橫徑；禽蛋進入光譜檢測單元時，由編碼器發(fā)生觸發(fā)信息，觸發(fā)光譜儀采集光譜信息，將禽蛋的光譜信息和最大橫徑輸入基于禽蛋大小補償?shù)那莸捌焚|(zhì)檢測模型，完成禽蛋新鮮度的檢測，從而減少禽蛋
大小的影響。 所述的光譜信息其波長范圍是310-1100nm，或是960-1690nm，或是310-1700nm 。
所述的光譜信息是禽蛋在一個檢測位置的光譜信息，或是在多個檢測位置的平均光譜信息。 所述的光譜信息是禽蛋在光源照射下，在光譜檢測積分時間內(nèi)，在滾子上翻轉(zhuǎn)的行程內(nèi)被采集的光譜信息。 二、一種基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測裝置 包括光譜檢測單元、圖像檢測單元、輸送系統(tǒng)、機架和編碼器；圖像檢測單元和光譜檢測單元分別安裝在輸送系統(tǒng)上方并固定在機架上，編碼器安裝在一個鏈輪上，編碼器的輸出的脈沖信號分別接到圖像檢測單元和光譜檢測單元中的光譜儀中。
所述的輸送系統(tǒng)至少由一個滾子輸送通道，均包括兩對鏈輪、滾子、鏈條、導軌；滾
子通過兩端等間距安裝在鏈條上，滾子中間架在導軌上，鏈條由安裝在機架兩端的鏈輪驅(qū)
動；滾子隨鏈條勻速前進，并在導軌上滾動，導軌上至少開有一個孔用于安裝檢測探頭。
所述的光譜檢測單元包括光譜檢測室、至少一個光纖光源、至少一個光源光纖、 至少一個檢測光纖、至少一個檢測探頭、至少一個光譜儀；光源光纖一端與光纖光源相連， 另一端通過定位銷固定在機架上并垂直朝下；檢測光纖一端與光譜儀相連，另一端與檢測 探頭相連，檢測探頭安裝在導軌上，與光源光纖固定在機架上并垂直朝下的另一端相對應； 當光纖光源通過光源光纖照射到位于兩滾子間的禽蛋上時，下方的檢測探頭能檢測到透過 禽蛋后光信號，并通過檢測光纖傳輸給光譜儀。
本發(fā)明具有的有益效果是 本發(fā)明對運動的禽蛋提取最大橫徑尺寸和有效的光譜信息，并進行信息融合，實 時地完成對運動禽蛋新鮮度的無損檢測，由于考慮了禽蛋大小對檢測精度的影響和補償， 從而提高了檢測精度；本發(fā)明實現(xiàn)了被檢測禽蛋在檢測過程中的自動翻轉(zhuǎn)，從而保證了在 光譜采集積分時間內(nèi)得到有效的光譜信息，提高檢測精度。


圖1是檢測裝置整體示意圖。 圖2是光譜檢測單元結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是光譜檢測探頭安裝位置圖。 圖4是有兩個檢測位置的示意圖。 圖5是蛋形圖像。 圖6是檢測工作流程圖。 圖中1、光譜檢測單元；2、圖像檢測單元；3、輸送系統(tǒng)；4、機架；5、禽蛋；5a、蛋形
圖像；6、編碼器；7、定位銷；101、101a和101b、光譜儀；102、102a和102b光纖光源；103、光
源光纖;104、檢測光纖;105、檢測探頭;106、光譜檢測室;301、鏈輪;302、滾子;303、鏈條;
304、導軌。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。 如圖1所示，檢測裝置由光譜檢測單元1、圖像檢測單元2、輸送系統(tǒng)3、機架4和編 碼器6等組成；圖像檢測單元1和光譜檢測單元2分別安裝在輸送系統(tǒng)3上方并固定在機 架4上，檢測時禽蛋5先通過圖像檢測單元2再到光譜檢測單元1 ;編碼器6安裝在一個鏈 輪301上，編碼器6的輸出的脈沖信號分別接到圖像檢測單元2上和光譜檢測單元1中的 光譜儀101上，并與計算機(未示出)相連。 如圖1和圖2所示，輸送系統(tǒng)3包括鏈輪301、滾子302、鏈條303、導軌304組成； 滾子302通過兩端等間距安裝在鏈條303上，滾子302中間架在導軌304上，鏈條303由安 裝在機架4上的鏈輪301驅(qū)動；滾子302隨鏈條303勻速前進，并在導軌304上滾動；從而 保證禽蛋5在兩個滾子302之間翻轉(zhuǎn)并向前運動，通過指定的檢測位置時接受檢測；輸送系 統(tǒng)3至少由一個滾子輸送通道組成，圖1所示的為只有一個滾子輸送通道的檢測裝置，而圖2和圖3所示的為有兩個輸送通道的檢測裝置。 每個滾子輸送通道的導軌304上至少開有一個孔用于安裝檢測探頭105，如圖3所 示的為導軌304上只安裝一個檢測探頭105，用于一個禽蛋5采集一個光譜數(shù)據(jù)，如圖4所 示的為導軌304上安裝兩個檢測探頭105，用于一個禽蛋5采集兩個光譜數(shù)據(jù)。
如圖2和圖3所示，光譜檢測單元1由光譜檢測室106、至少一個光纖光源102、至 少一個光源光纖103、至少一個檢測光纖104、至少一個檢測探頭105、至少一個光譜儀101 組成；圖2所示光譜檢測單元1為有兩個光纖光源102a和102b、兩個光源光纖103、兩個檢 測光纖104、兩個檢測探頭105和兩個光譜儀101a和101b組成；光源光纖103 —端與光纖 光源102相連，另一端通過定位銷7固定在機架4上并垂直朝下；檢測光纖104 —端與光譜 儀101相連，另一端與檢測探頭105相連，檢測探頭105安裝在導軌304上，與光源光纖103 固定在機架4上并垂直朝下的另一端相對應；當光纖光源102通過光源光纖103照射到位 于兩滾子302間的禽蛋5上時，下方的檢測探頭105能檢測到透過禽蛋5后光信號，并通過 檢測光纖104傳輸給光譜儀IOI，完成光譜信息的采集。
下面結(jié)合圖1 圖6介紹本發(fā)的操作過程 禽蛋5上料到輸送系統(tǒng)3后，禽蛋5隨著滾子302向前勻速前進并在兩滾 子302間翻轉(zhuǎn)，禽蛋5進入圖像檢測單元2視場后觸發(fā)相機(未示出，如國內(nèi)專利 No. 200510049295. 2已公開的技術(shù)所述)采集圖像，傳輸給計算機(未示出)完成禽蛋5圖 像的二值分割、濾波、邊緣檢測、計算禽蛋的邊界和形心，旋轉(zhuǎn)得到禽蛋的蛋形圖像5a，完成 禽蛋5最大橫徑LCD(如圖5所示，蛋形圖像5a上C和D兩點間的距離)的檢測；在計算機 內(nèi)的存儲器中設(shè)有數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)有計數(shù)器，計數(shù)器與編碼器6輸出的脈沖信 號對應，緩沖區(qū)的長度對應禽蛋圖像采集點到相應檢測探頭105間的長度，圖像采集觸發(fā) 時在緩沖區(qū)中作記錄，并同時計算編碼器6輸出的脈沖數(shù)，當脈沖數(shù)到達設(shè)定值時即禽蛋5 剛好到檢測探頭105位置時觸發(fā)光譜儀101采集光譜信息，并輸入計算機；由于禽蛋5在滾 子302上是作翻轉(zhuǎn)運動的，在光譜采集積分時間內(nèi)保證了一個檢測探頭105能檢測到禽蛋 上多點光譜信息，保證了光譜信息的有效性。 當一個禽蛋5在多個位置(如圖4所示，為兩個檢測位置)采集光譜時，禽蛋5的 有效光譜為在多處采集的光譜信息的平均光譜。 將光譜信息和最大橫徑輸入在計算機內(nèi)已建立的基于大小補償?shù)那莸靶迈r度檢 測模型，完成禽蛋新鮮度的檢測。 以美國海洋公司USB4000光譜儀(310-1100nm)和50W的光纖光源，檢測樣品為雞 蛋為例，基于大小(最大橫徑)補償?shù)碾u蛋新鮮度檢測模型是以下算式 y — (!^614. 70+。2八623. 14+。3八624. 82+。4八687. 74+。5八692. 80+。6八702. 69+。7八869. 26+。8八819. 84+。9八878. 66+Cl C)Al，036. 07+b。+bL 式中，Ci回歸系數(shù)；AA為采集得到的光譜信息經(jīng)多元散射校正后在波長A處的 吸光度值；b。為常量；K為修正值(最大橫徑Lm > 50mm時，bL = 1. 1 ;LCD < 50mm時，bL =-0. 92) ;y為計算得到的哈夫單位H，反映新鮮度。 在本實施例中，利用上述基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法和裝置可以 方便、準確地實現(xiàn)禽蛋新鮮度的在線無損檢測。
權(quán)利要求
一種基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法，其特征在于禽蛋進入圖像檢測單元后，由圖像檢測單元獲取禽蛋的最大橫徑；禽蛋進入光譜檢測單元時，由編碼器發(fā)生觸發(fā)信息，觸發(fā)光譜儀采集光譜信息，將禽蛋的光譜信息和最大橫徑輸入基于禽蛋大小補償?shù)那莸捌焚|(zhì)檢測模型，完成禽蛋新鮮度的檢測，從而減少禽蛋大小的影響。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法，其特征在于 所述的光譜信息其波長范圍是310-1100nm，或是960_1690nm，或是310-1700nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法，其特征在于 所述的光譜信息是禽蛋在一個檢測位置的光譜信息，或是在多個檢測位置的平均光譜信 息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法，其特征在于 所述的光譜信息是禽蛋在光源照射下，在光譜檢測積分時間內(nèi)，禽蛋在滾子上翻轉(zhuǎn)的行程 內(nèi)被采集的光譜信息。
5. 實施權(quán)利要求1所述的方法的一種基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測裝置， 其特征在于包括光譜檢測單元(1)、圖像檢測單元(2)、輸送系統(tǒng)(3)、機架(4)和編碼器 (6);圖像檢測單元(2)和光譜檢測單元(1)分別安裝在輸送系統(tǒng)(3)上方并固定在機架(4) 上，編碼器(6)安裝在一個鏈輪(301)上，編碼器(6)的輸出的脈沖信號分別接到圖像 檢測單元(2)和光譜檢測單元(1)中的光譜儀(101)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測裝置，其特征在 于，所述的輸送系統(tǒng)(3):至少由一個滾子輸送通道，均包括兩對鏈輪(301)、滾子(302)、鏈 條(303)、導軌(304);滾子(302)通過兩端等間距安裝在鏈條(303)上，滾子(302)中間架 在導軌(304)上，鏈條(303)由安裝在機架(4)兩端的鏈輪(301)驅(qū)動厲子(302)隨鏈條 (303)勻速前進，并在導軌(304)上滾動，導軌(304)上至少開有一個孔用于安裝檢測探頭 (105)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測裝置，其特征 在于，所述的光譜檢測單元(1):包括光譜檢測室(106)、至少一個光纖光源(102)、至少一 個光源光纖(103)、至少一個檢測光纖(104)、至少一個檢測探頭(105)、至少一個光譜儀 (101);光源光纖(103) —端與光纖光源(102)相連，另一端通過定位銷(7)固定在機架(4) 上并垂直朝下；檢測光纖(104) —端與光譜儀(101)相連，另一端與檢測探頭(105)相連， 檢測探頭(105)安裝在導軌(105)上，與光源光纖(103)固定在機架(4)上并垂直朝下的 另一端相對應；當光纖光源(102)通過光源光纖(103)照射到位于兩滾子(302)間的禽蛋(5) 上時，下方的檢測探頭(105)能檢測到透過禽蛋(5)后光信號，并通過檢測光纖(104) 傳輸給光譜儀(101)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法及裝置。包括光譜檢測單元、圖像檢測單元、輸送系統(tǒng)、機架和編碼器。圖像檢測單元和光譜檢測單元分別安裝在輸送系統(tǒng)上方并固定在機架上，編碼器安裝在鏈輪上，編碼器的輸出的脈沖信號分別接到圖像檢測單元和光譜檢測單元中的光譜儀中。禽蛋進入圖像檢測單元后，由圖像檢測單元獲取禽蛋的最大橫徑；禽蛋進入光譜檢測單元時，由編碼器發(fā)生觸發(fā)信息，觸發(fā)光譜儀采集光譜信息，將禽蛋的光譜信息和最大橫徑輸入基于禽蛋大小補償?shù)那莸捌焚|(zhì)檢測模型，完成禽蛋品質(zhì)的檢測，從而減少禽蛋大小的影響；在檢測過程中禽蛋的自動翻轉(zhuǎn)，保證在光譜采集積分時間內(nèi)得到有效的光譜信息，提高檢測精度。
文檔編號G01N21/01GK101718682SQ200910155018
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者應義斌, 徐惠榮, 王劍平, 蔣煥煜, 饒秀勤 申請人:浙江大學