1、 第 1 页 (共 9 页) 水果损伤红外检测系统设计 摘摘 要要：在水果的整个生产和消费过程中，水果损伤检测始终不容忽视，本文尝试运用脉冲 红外热波技术进行检测，以具有代表性的苹果和甜瓜为例，所检测的损伤类型包括表面压伤、 碰伤、表面腐烂和表面疤痕等。该检测系统以脉冲闪光灯作为热激励源，当被测物体即水果 感受到脉冲光的作用时会产生热响应，将水果热响应的图像用红外热像仪记录下来，再对图 像进行进一步的处理和分析，据此判断所测物体是否含有缺陷。 关键词关键词：水果损伤; 脉冲红外热波技术; 热响应; 损伤检测 Abstract：In the entire process of productio
2、n and consumption of the fruit, the detection of the damage would never be ignored. In this paper, we tried to test whether the technology of the thermal wave imaging would work in detecting the damage, we chose apples and melon as experimental subject, the damage types we tested include the bruised
3、 in the surface, bruising, decay and the scars in the surface, etc. The detection system uses pulse flash as a heat source, when the object, that is to say, the tested fruit felt the energy of the pulsed light, it would have a response. After we recorded the response with infrared thermal imager, we
4、 could judge whether the fruit has been damaged when we have a further processing and analysis. Key words： Fruit damage; Thermal wave imaging; Thermal response; Damage detection 1 引言 我国水果的种植面积大、产量高，而现在，水果生产的重点已经慢慢从提高 数量转移到提高质量上来了。但由于水果的收购来源不一，因而水果的品质就有 好有坏，再加上在采摘、储存及运输等过程中极易造成水果表面或内部不同程度 的损伤，因而进行水果损
5、伤检测很有必要。一般来说，比较严重的损伤(如破损、 腐烂等)肉眼即可识别或者可运用计算机视觉技术在可见光范围内检出。而轻微受 第 2 页 (共 9 页) 损的水果从外表看不出明显的变化, 受水果果皮颜色的影响，运用传统的视觉检 测技术也很难检出，但这些损伤却导致水果极易被感染，随着时间的推移,损伤部 位就会慢慢腐烂变质且影响周围其他水果。与此同时，由于水果损伤检测技术的 短板，我国现在的果品分级系统远落后于国际标准，这也是导致我国水果售价远 低于其它发达国家售价的一大原因。所以，及时检出受损水果对于减少经济损失 具有重要意义，也有利于提高我国水果在国际市场中的竞争力等。 关于水果损伤的检测，早
6、已提出多种方法，每个方法都各有其优、缺点。其 中，X 射线成像技术和核磁共振成像技术均可用于检测水果内部缺陷，但由于设备 昂贵难以运用于实际生产 1-2。计算机视觉技术可用于检测较严重的损伤，如明显 的腐烂和破损等 3，但对于水果表皮下的损伤则无能为力，而且对于深色水果的擦 伤检测易产生误判。近红外光谱分析技术可检测出多种水果损伤，如苹果内部发 生的褐变、水心、淀粉、浅层损伤等，又如柑橘的局部失水、浮皮等，检测范围 也很广泛，包括薄皮中小型果实如桃等，及厚皮大型果实如西瓜等 4-5。高光谱图 像技术可检测出图像信息和光谱信息，图像信息可反映出水果的外部品质，光谱 信息则可反映出水果的内部品质，根据水果内、外部的综合品质就可实现分类的 目的 6-7。 近年来，红外热成像技术被发现可应用于水果损伤的检测，国内外均有相关 研究。江苏大学的黄星奕等人设计了一种可在 9001100nm 处采用近红外图像处 理技术对水果轻微损伤进行在线检测的装置 3 。 J.Varith等以热风作为热激励源， 同时运用 3.4-5 m 热像仪成功检测到苹果碰伤缺陷 8。X
