便可計(jì)算出 所有波長(zhǎng)下的光學(xué)特性參數(shù)。
[0030] 所述步驟（4)進(jìn)一步包括W下操作內(nèi)容：
[0031] (4a)步驟做所采集的圖像為二維數(shù)組，其中一維為光譜信息，另一維為空間信 息?？臻g分辨漫反射光譜提取時(shí)保留所有空間信息，即一個(gè)波長(zhǎng)提取出一條空間分辨漫反 射光譜，然后將提取出的空間分辨漫反射光譜進(jìn)行平滑降噪；
[0032] (4b)如圖4所示，反演算法具體包括；有限元方法基于初始光學(xué)特性參數(shù)值對(duì)垂 直入射光在雙層組織內(nèi)的傳輸進(jìn)行仿真得出相應(yīng)的空間分辨漫反射光譜，將該光譜與高光 譜成像系統(tǒng)采集的空間分辨漫反射光譜進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出光譜所有位置縱坐標(biāo)的差值平方 和，并通過(guò)非線性偏最小二乘法進(jìn)行優(yōu)化并對(duì)初始光學(xué)特性參數(shù)值進(jìn)行更新迭代，當(dāng)兩條 光譜的差值平方和小于設(shè)置的闊值（根據(jù)需要的計(jì)算精度和速度確定）時(shí)停止計(jì)算，得出 對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)yS2'。
[0033] 所述的有限元仿真，基于W下控制方程和邊界條件：
[0034]控制方程；D ▽ 2巫（r)- y a巫（r) = S
[003引 邊界條件；0(/) -2乂坊i. VdW/-) =0
[0036] 其中D為擴(kuò)散系數(shù)，
[0037] D = l/(3(iia2+ys2,））
[003引 A與邊界處內(nèi)部反射有關(guān)，可通過(guò)下式計(jì)算：
[0039]A= (1+時(shí)/(1-時(shí)
[0040] R> -1. 439化-2+0. 709化-1+0. 6681+0. 0636n
[0041] 其中n為折射率。
[0042] 如圖1到圖化所示，本實(shí)用新型所述的一種基于連續(xù)波的雙層瓜果組織光學(xué)特性 無(wú)損裝置，包括：高光譜成像系統(tǒng)、光源系統(tǒng)及樣本輸送裝置；
[0043]如圖1、圖2a-l、圖2a-2所示，高光譜成像系統(tǒng)；包括CCD相機(jī)1 (與計(jì)算機(jī)連接）、 成像光譜儀2及鏡頭3 (豎直朝下布置）；CCD相機(jī)1分辨率不低于512巧12像素，光譜覆蓋 范圍200-1100皿；成像光譜儀2光譜覆蓋范圍400-1100皿，成像光譜儀2尾端與CCD相機(jī) 1相連；鏡頭3為變焦鏡頭，焦距范圍11-110mm，鏡頭3與成像光譜儀2前端相連，鏡頭3前 端到樣本被檢測(cè)位置的距離為11-llOmm，具體根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象大小而定，須保證線掃描區(qū) 域落在樣本上；高光譜系統(tǒng)垂直固定在機(jī)架（未畫(huà)出）上。
[0044] 如圖2a-l、圖2a-2、圖化所不，光源系統(tǒng)；包括兩個(gè)相同的面鶴燈光源（一號(hào)光 源4和二號(hào)光源6)、垂直入射光纖5、傾斜入射光纖7及光纖固定支架8 ;垂直入射光纖5 與傾斜入射光纖7的一頭分別與一號(hào)光源4和二號(hào)光源6禪合，另一頭通過(guò)固定螺母9固 定在光纖固定支架8上，其中垂直入射光纖5垂直固定，傾斜入射光纖7傾斜布置；光纖固 定支架8上開(kāi)有S個(gè)圓孔，一個(gè)弧形槽8-1，其中兩個(gè)圓孔用于固定垂直入射光纖5,剩下 的一個(gè)圓孔和弧形槽用于固定傾斜入射光纖7(傾斜入射光纖的固定螺母中，其中一個(gè)固 定螺母將傾斜入射光纖的下端固定，另一個(gè)螺母安裝在弧形槽8-1內(nèi)并固定著傾斜入射光 纖的中部），螺母可在弧形槽內(nèi)滑動(dòng)從而調(diào)節(jié)傾斜入射光纖與水平面的夾角，該夾角范圍為 15° -75° ;光纖固定支架8沿樣本10運(yùn)動(dòng)方向布置（即光纖固定支架8與樣本運(yùn)動(dòng)方向 平行），垂直入射光纖5在前，傾斜入射光纖7在后，即樣本運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先到達(dá)垂直入射光纖 5正下方，再到達(dá)傾斜入射光纖7正下方，垂直入射光纖5與傾斜入射光纖7頭部緊貼，兩入 射光纖頭與樣本表面最近距離約為1mm，同時(shí)兩入射光纖邊緣與高光譜成像系統(tǒng)線掃描位 置的最近距離約為1. 5mm;為避免光源系統(tǒng)遮擋高光譜成像系統(tǒng)的視野，光纖固定支架8的 上端偏離鏡頭3中屯、的方向傾斜，使得光纖固定支架與鏡頭的軸線的夾角為4~8° (通常 約為5° )。
[0045] 如圖1、圖2a-l、圖2a-2所示，樣本輸送裝置：包括電機(jī)15(與計(jì)算機(jī)連接并受控 制）、聯(lián)軸器14、線性滑軌12和托盤(pán)11 ;電機(jī)15通過(guò)聯(lián)軸器14與線性滑軌12的轉(zhuǎn)軸12-1 連接（轉(zhuǎn)軸為常規(guī)的絲桿，與線性滑塊螺紋配合），托盤(pán)11固定在線性滑軌12的滑塊13 上。
[0046] 下面結(jié)合圖1~圖4通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明本實(shí)用新型的工作過(guò)程：
[0047] 本實(shí)驗(yàn)W廝澄為樣本，廝澄果皮較厚，一般為3~5mm，很難用無(wú)損的方法同時(shí)測(cè) 得果肉和果皮的光學(xué)特性參數(shù)。本實(shí)用新型通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得W廝澄為檢測(cè)對(duì)象時(shí)傾斜入射 光纖7的傾斜角度（與豎直方向的夾角）為55°左右時(shí)較為合適，所W將傾斜入射光纖7 的傾斜角度設(shè)置為50° ;兩盞面鶴燈功率選為50W，入射光纖巧莖選為200um;鏡頭3焦距 設(shè)置為100mm，鏡頭3與樣本10的最近距離為100mm。
[0048] 開(kāi)啟系統(tǒng)，待系統(tǒng)預(yù)熱5分鐘，計(jì)算機(jī)控制電機(jī)15帶動(dòng)線性滑軌12上的滑塊13 運(yùn)動(dòng)，待樣本10廝澄的最高點(diǎn)到達(dá)垂直入射光纖5的正下方時(shí)停止；開(kāi)啟一號(hào)光源6,高 光譜成像系統(tǒng)通過(guò)線掃描方式采集獲得廝澄在傾斜入射光照射下的漫反射高光譜圖像，掃 描完成后關(guān)閉一號(hào)光源6,該高光譜圖像W二維數(shù)組的方式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，其中一維為光 譜信息，另一維為空間信息，通過(guò)程序?qū)υ摱S數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，保留所有空間信息，即 一個(gè)波長(zhǎng)提取出一條空間分辨漫反射光譜，然后將提取出的空間分辨漫反射光譜進(jìn)行平滑 降噪；如圖4所示，將實(shí)驗(yàn)得到的空間分布漫反射光譜R。（A)與有限仿真得到的漫反射光 譜Rm(A)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出光譜所有位置縱坐標(biāo)的差值平方和，并通過(guò)非線性偏最小二乘 法進(jìn)行優(yōu)化并對(duì)初始光學(xué)特性參數(shù)值進(jìn)行更新迭代，當(dāng)兩條光譜的差值平方和小于設(shè)置的 闊值（根據(jù)需要的計(jì)算精度和速度確定）時(shí)停止計(jì)算，得到該波長(zhǎng)下第一層組織被掃描區(qū) 域的平均吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)yd'，依次提取不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的空間分辨漫反射 光譜，重復(fù)上述步驟，便可計(jì)算出所有波長(zhǎng)下的第一層組織被掃描區(qū)域的光學(xué)特性參數(shù)；開(kāi) 啟二號(hào)光源6,高光譜成像系統(tǒng)采集廝澄在垂直入射光照射下的漫反射高光譜圖像，掃描完 成后關(guān)閉二號(hào)光源6,W同樣的反演算法可W獲得第二層組織被掃描區(qū)域的平均吸收系數(shù) 和約化散射系數(shù)yS2'，至此，一個(gè)廝澄果皮和果肉在被掃描區(qū)域的光學(xué)特性參數(shù)檢測(cè) 完畢。
[0049] 最后，需要注意的是，W上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新 型不限于W上實(shí)施例，還可W有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開(kāi)的 內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于連續(xù)波的雙層瓜果組織光學(xué)特性無(wú)損檢測(cè)裝置，其特征在于：包括高光譜 成像系統(tǒng)、光源系統(tǒng)及樣本輸送裝置；其中，高光譜成像系統(tǒng)包括依次連接的CCD相機(jī)（1)、 成像光譜儀（2)及鏡頭（3)，鏡頭豎直朝下布置；光源系統(tǒng)包括兩個(gè)光源（4、6)，分別與兩個(gè) 光源耦合的垂直入射光纖（5)、傾斜入射光纖（7)及光纖固定支架（8)，垂直入射光纖、傾斜 入射光纖分別通過(guò)固定螺母（9)垂直固定在光纖固定支架上，且垂直入射光纖位于傾斜入 射光纖的前側(cè)，光纖固定支架沿樣本運(yùn)動(dòng)方向布置，并與鏡頭的軸線呈一定夾角。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連續(xù)波的雙層瓜果組織光學(xué)特性無(wú)損檢測(cè)裝置，其 特征在于：所述樣本輸送裝置包括電機(jī)（15)、聯(lián)軸器（14)、線性滑軌（12)和托盤(pán)（11);電 機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與線性滑軌的轉(zhuǎn)軸（12-1)連接，托盤(pán)固定在線性滑軌的滑塊（13)上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于連續(xù)波的雙層瓜果組織光學(xué)特性無(wú)損檢測(cè)裝 置，其特征在于：所述傾斜入射光纖的固定螺母中，其中一個(gè)固定螺母將傾斜入射光纖的下 端固定在光纖固定支架上，另一個(gè)螺母安裝在光纖固定支架的弧形槽（8-1)內(nèi)并固定著傾 斜入射光纖的中部，螺母可在弧形槽內(nèi)滑動(dòng)從而調(diào)節(jié)傾斜入射光纖與水平面的夾角，該夾 角范圍為15° -75°。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于連續(xù)波的雙層瓜果組織光學(xué)特性無(wú)損檢測(cè)裝置，其 特征在于：所述光纖固定支架與鏡頭的軸線的夾角為4~8°。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于連續(xù)波的雙層瓜果組織光學(xué)特性無(wú)損檢測(cè)裝置。目的是提供的裝置可以非侵入的方式實(shí)時(shí)、無(wú)損的獲取瓜果果皮與果肉的吸收系數(shù)μa和約化散射系數(shù)μs’。技術(shù)方案是：一種基于連續(xù)波的雙層瓜果組織光學(xué)特性無(wú)損檢測(cè)裝置，包括高光譜成像系統(tǒng)、光源系統(tǒng)及樣本輸送裝置；其中，高光譜成像系統(tǒng)包括依次連接的CCD相機(jī)、成像光譜儀及鏡頭，鏡頭豎直朝下布置；光源系統(tǒng)包括兩個(gè)光源，分別與兩個(gè)光源耦合的垂直入射光纖、傾斜入射光纖及光纖固定支架，垂直入射光纖、傾斜入射光纖分別通過(guò)固定螺母垂直固定在光纖固定支架上，且垂直入射光纖位于傾斜入射光纖的前側(cè)，光纖固定支架沿樣本運(yùn)動(dòng)方向布置，并與鏡頭的軸線呈一定夾角。
【IPC分類】G01N21/31
【公開(kāi)號(hào)】CN204705583
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520226582
【發(fā)明人】謝麗娟, 王愛(ài)臣, 王陳, 應(yīng)義斌
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日