CN103486967A

CN103486967A - 一种果实体积的快速测定方法

Info

Publication number: CN103486967A
Application number: CN201310392219.6A
Authority: CN
Inventors: 毕金峰; 刘璇; 白沙沙; 陈芹芹; 吴昕烨; 王强; 王沛
Original assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Current assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明公开了一种果实体积的快速测定方法。该方法采用激光对旋转的离体果实垂直扫描，再经计算得到果实的体积。该体积测定方法是依据数学积分原理，首先通过扫描将果实外轮廓转化为扫描层切片，然后计算每个扫描层的体积，将每层体积加和得到果实的总体积。该方法可根据精确度的要求，设定激光垂直移动的速度，与排水法等体积测定相比，操作简单、反复性好，短时间内完成果实体积的测定。另外，按照该方法计算所得体积结果，有效避免了因人为操作误差、果实不规则外形等因素对结果的影响，同时反映真实的结果。

Description

一种果实体积的快速测定方法

技术领域

本发明涉及一种果实体积的快速测定方法。

背景技术

果实体积是果树学研究中常用的生长指标，用于考察果实的生长动态、果实比重、呼吸速率和乙烯释放量等。

离体条件下，果实体积常用排水法、果实表面积法、圆球体积法、置换法等方法测定。排水法、果实表面积法虽准确度高，但操作烦琐、测定速度慢，不能满足果实体积的快速测定。而在非离体条件下，主要采用圆球体积法测定果实体积，即圆球体积公式为：

V = \frac{3}{4} \cdot π \cdot R^{3}

其中，R为果实纵径和横径的平均值求得的半径；

有研究依据高等数学多重定积分理论推导出一些基于测定果实纵、横径而估算果实体积的公式，或者编写计算体积的计算机程序，但由于果实形状并非精确球状，导致精确度较低。置换法是将例如油菜籽等放入一个标准的容器内进行测量的技术，需要反复校正，同时油菜籽泄露、静电、受潮等潜在因素都会影响体积测定的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种果实体积的快速测定方法。

本发明提供的测定果实体积的方法，包括如下步骤：

1）将待测果实固定在可旋转的水平底座上，在保持所述待测果实水平匀速旋转的同时，设定激光的步长，使激光由果实顶端垂直移动，水平扫描，对果实的每一个水平切面进行扫描，得到果实横切面的数据点；

2）对步骤1）所得同一水平切面的数据点进行处理，得到果实横切面的数据图；

3）根据步骤2）所得果实横切面的数据图，计算得到每个横切面的面积，将所得每个扫描层的表面积乘以所述激光的步长，得到每个扫描层的体积，加和所有扫描层的体积得到所述待测果实的体积。

上述方法的步骤1）中，所述步长是激光每自上而下移动一次的垂直距离。步长越小则测试越精密，扫描时间越长；

扫描步骤中，待测水果果实的水平旋转速度为0.5rps；

激光的垂直移动速度为0.5mm/s～20mm/s，具体为2mm/s。

所得数据点的数目可根据待测果实的形状进行调整，如果实为苹果、梨或桃，可为400个数据点。

另外，在步骤1）中，还可根据需要进行如下预处理：

将待测水果果实清洗、去梗，并将其固定于底座的刺针上，保证果实在旋转过程中的稳定性，防止果实在测定过程中位置发生偏移。

上述方法中，所述果实为水果或蔬菜果实；具体的，所述水果为苹果、梨或桃。

本发明采用激光对旋转的离体果实垂直扫描，再进行积分计算得到果实的体积。该体积测定方法是依据数学积分原理，首先通过扫描将果实外轮廓转化为扫描层，然后计算每个扫描层的体积，将每层体积加和得到果实的总体积。

该方法可以根据精确度的要求，设定激光垂直移动的速度，与排水法等体积测定相比，操作简单、反复性好，短时间内完成果实体积的测定。另外，按照该方法计算所得体积结果，有效避免了因人为操作误差、果实不规则外形等因素对结果的影响，同时反映真实的结果。

附图说明

图1为实施例1测定苹果果实体积步骤2）中苹果横切面的扫描二维图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1、苹果果实体积的测定

取市售红富士品种苹果果实作为原料，按照如下方法测定其体积：

1）将苹果洗净、去梗后，沿苹果横径方向，将其固定于可旋转的水平底座的固定支撑针上，并将顶部探针插入果实中；

2）保持水平底座以0.5rps的速度匀速旋转，设定激光从果实顶端自上而下扫描的步长为2mm后，开启激光扫描系统，使其由苹果最高处开始，沿竖直方向以2mm/s的速度移动，水平扫描，同时底座对苹果的轮廓进行有间隔的垂直测试，对果实的每一个水平切面进行扫描，得到400个数据点。

3）将同一水平切面的400个数据点进行连接，得到一个虚拟切面，同时生成可视的二维图形，即果实横切面的数据图，如图1所示，每一圈代表一个横切面，以苹果中心层为例，所得400个数据点为：35.6mm、36.1mm、37.2mm、35.4mm、38.2mm……；

4）根据步骤3）所得苹果横切面的数据图，可计算得出每个横切面的表面积；利用计算机软件数学积分的方法，由每个扫描层的表面积乘以步长即可得到每个扫描层的体积，加和所有扫描层的体积就得到待测苹果的体积为234.72cm³；

利用排水法测得该待测苹果果实的体积为231.2cm³；

按照与上相同的方法，选取另外两个苹果果实进行测定，测定结果如下：利用该实施例方法测得苹果果实的体积依次为301.54cm³、286.10cm³；

而利用排水法测得的体积依次为296.3cm³、280.8cm³。

可见，本发明提供的测定果实体积的方法能够快速精确完成测定，且测定数据可靠，与传统的排水法测定体积相比，具有较高的准确性和易操作性。

实施例2、梨果实体积的测定

取市售新鲜梨果实作为原料，按照如下方法测定其体积：

1）将梨洗净、去梗后，沿梨横径方向，将其固定于可旋转的水平底座的探针上；

2）保持水平底座以0.5rps的速度匀速旋转，设定激光从果实顶端自上而下扫描的步长为2mm后，开启激光扫描系统，使其由苹果最高处开始，沿竖直方向以2mm/s的速度移动，同时底座对梨的轮廓进行有间隔的垂直测试，每个横切面包含400个数据点（以梨的中心层为例，31.2mm、32.5mm、32.3mm、33.1mm、32.2mm……）；

3）利用计算机软件数学积分的方法，将步骤2）所得梨每个横切面扫描所得数据点连接起来，得到横切面的数据图；

4）根据步骤3）所得梨横切面的数据图，对400个数据点累加，计算得到每个扫描层的表面积；由所得表面积乘以步长得到每个扫描层的体积，加和所有扫描层的体积得到待测苹果果实的体积为120.14cm³；

利用排水法测得该待测苹果果实的体积为118.5cm³；

按照与上相同的方法，选取另外两个苹果果实进行测定，测定结果如下：利用该实施例方法测得苹果果实的体积依次为137.22cm³、110.98cm³；

而利用排水法测得的体积依次为134.6cm³、107.4cm³。

Claims

1.一种测定果实体积的方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）扫描步骤中，待测水果果实的水平旋转速度为0.5rps；

激光的垂直移动速度为0.5mm/s～20mm/s。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述果实为水果或蔬菜果实。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述水果为苹果、梨或桃。