CN113218141A - 冰箱的食材检测方法、冰箱及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种冰箱的食材检测方法、冰箱及存储介质，其中冰箱的食材检测方法可以针对不同种类的食材进行不同维度的分析，使得对每个种类的食材的分析更具有针对性，例如可以用完全不同的指标分析水果和面食，分析结果更直观的反应食材的特点，另外对于食材的不同状态的分析也更贴近该食材成熟度的变化过程，通过获得上述信息得以展开对食材更深度的分析和处理，实现了智能保鲜，使冰箱的智能化程度更高，满足智能家庭的需求。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备领域，尤其涉及一种冰箱的食材检测方法、冰箱及存储介质。
背景技术
随着智能家居的发展，人们对家居设备的智能化提出了越来越高的要求，例如希望家居设备更懂自己的喜好，提供更智能化的服务，冰箱作为生活中高频使用的设备，智能冰箱的需求也越来越高，智能化的前提包括了对存储物品的识别检测，在此基础上才能提供更多的扩展服务。
为了方便对食材进行识别，目前有通过拍照识别的方式的专利，但仅靠图像识别只能查看外表，且受到光线、堆叠方式的限制，拍照识别在查看外表尚且不能完全精准地判断食材的基础上，也无法准确反映食材的内部信息，更无法对食材进行深入的分析，食物内部发生的变化用户一无所知，制约了冰箱的智能化，无法满足智能家庭的需求。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种冰箱的食材检测方法、冰箱及存储介质。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施例提供了一种冰箱的食材检测方法，包括如下步骤：
扫描所述食材获得光谱数据，
获取所述食材的种类信息；
获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标；
按所述指定检测指标分析所述光谱数据，得出所述食材的对应所述指定检测指标的参数值。
作为本发明一实施例的进一步改进，所述步骤“获取所述食材的种类信息”包括：
根据光谱数学模型，对所述光谱数据分析，检测所述食材的种类信息。
作为本发明一实施例的进一步改进，所述步骤“获取所述食材的种类信息”包括：
获取用户输入的食材信息，所述食材信息包括所述食材的种类信息。
作为本发明一实施例的进一步改进，还包括步骤：
所述食材信息还包括至少部分与所述指定检测指标相同的指标的参考值；
当所述参考值与所述的参数值不一致时，发出提示。
作为本发明一实施例的进一步改进，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
获取若干个指定检测指标，所述指定检测指标与所述种类信息对应，任一所述指定检测指标均包括与所述种类信息对应的参考区间。
作为本发明一实施例的进一步改进，还包括步骤：
所述参考区间包括最低值和最高值；
比较所述参数值与所述参考区间的最低值和最高值。
作为本发明一实施例的进一步改进，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
将所述食材的种类信息发送至服务器；
在所述服务器内匹配出与所述食材种类信息对应的若干个指定检测指标；
将所述指定检测指标发送至所述冰箱。
作为本发明一实施例的进一步改进，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
对于所述种类信息为面包类烘焙食品，所述指定检测指标包括脂肪、蛋白质、水分、淀粉、面筋；对于所述种类信息为水果类，所述指定检测指标包括糖分、酸度、维生素、水分、纤维素、品质分级、成熟度、硬度；对于所述种类信息为茶叶，所述指定检测指标包括老嫩度、茶多酚、氨基酸、咖啡碱、品质分级、总氮、水分、品种鉴定、真假识别。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施例提供了一种冰箱，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，还包括：
光谱仪，扫描食材得到光谱数据；
发送模块，发送所述食材的种类信息；
接收模块，接收与所述种类信息对应的若干个指定检测指标；
所述处理器执行所述计算机程序时可实现上述的冰箱的食材检测方法中的步骤。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施例提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述的冰箱的食材检测方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：针对不同种类的食材进行不同维度的分析，使得对每个种类的食材的分析更具有针对性，例如可以用完全不同的指标分析水果和面食，分析结果更直观的反应食材的特点，另外对于食材的不同状态的分析也更贴近该食材成熟度的变化过程，通过获得上述信息得以展开对食材更深度的分析和处理，实现了智能保鲜，使冰箱的智能化程度更高，满足智能家庭的需求。
附图说明
图1是本发明冰箱的食材检测方法一实施例的流程图；
图2是本发明一实施例冰箱的结构示意图；
其中，1、光谱仪；2、发送模块；3、接收模块；4、处理器；5、存储器。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明一实施例提供一种冰箱的食材检测方法、冰箱及存储介质，通过对食材进行光谱分析，并建立与之匹配的光谱数学模型，并持续的检验完善该模型，使得建立的光谱数学模型能准确与食材信息对应，从而实现用光谱分析的方法识别检测食物，实现了智能保鲜，使冰箱的智能化程度更高，满足智能家庭的需求。
具体步骤包括：
1)在所述冰箱内放入第一食材，输入所述第一食材的食材信息；
检测所述第一食材的光谱信息，根据所述第一食材的食材信息和所述光谱信息建立所述第一食材的光谱数学模型；
2)在所述冰箱内放入与所述第一食材食材信息相同的第二食材，检测所述第二食材的光谱信息；
判断所述第二食材的光谱信息是否与所述第一光谱数学模型吻合；
若所述第二食材的光谱信息与所述第一光谱数学模型不吻合，根据所述第二食材的所述食材信息与所述光谱信息建立第二光谱数学模型；
若所述第二食材的光谱信息与所述第一光谱数学模型吻合，增加所述第一光谱数学模型的权重；
3)重复上述步骤2)，在所述冰箱内放入与所述第一食材食材信息相同的新的食材，检测所述新的食材的光谱信息；
判断所述新的食材的光谱信息是否与相同食材信息的若干光谱数学模型吻合，若与其一光谱数学模型吻合，增加所述光谱数学模型权重；
若新的食材的光谱信息与所有光谱数学模型均不吻合，根据新的食材的所述食材信息与所述光谱信息建立新的光谱数学模型；
4)将权重最高的光谱数学模型确定为该食材信息对应的光谱数学模型。
第一食材、第二食材和新的食材，可以是同一批次的水果、蔬菜或其他食物，这些食材的光谱信息大致相等，但由于个体信息不同存在差异，
所述食材信息包括所述食材的种类信息、产地和新鲜度，用户可以重复上述步骤，对不同产地、不同新鲜度、不同种类的食材进行多次操作，从而建立不同的食材的不同光谱数学模型。
用户在放入待冷藏或冷冻的食物时，根据食物本身的标签，对冰箱输入食物相关的信息，信息内容包括食物的种类，食物的产地，以及对新鲜度的大致判断，作为该食物信息的预设值。光谱仪对放入的食物进行扫描，获取该食物对应的光谱，将光谱信息与食物信息进行对应的标记和处理。
在初期阶段，可以通过两种途径进行光谱数学模型的录入，说明如下。
途径1
系统主要通过用户操作进行光谱数学模型的建立。例如用户放入多个桔子，产地为本地，新鲜度为成熟，光谱仪扫描出该食物的光谱信息，分析处理器将光谱信息与客户输入的信息进行匹配，再通过分析软件进行数据的处理，得到该类型的桔子的光谱数学模型。
途径2
冰箱内预设主要类型的食物的光谱数学模型的数据，该数据可以在出厂时预先存储，也可以在冰箱上设置连接服务器的接口，在服务器内存储主要的食物的光谱数学模型，再将其传输到冰箱中，这样该光谱数学模型的数据可以获得更新。
服务器内的光谱数学模型，可以通过上述的方法预先建立。用户冰箱内的模型，可以在已有的光谱数学模型的基础上，自定义的建立一些模型，例如用户当地的一些外地不常见的食材，可以由用户进行完善。对于处于同一区域的用户，日常购买到的相同的食材通常产地相同，光谱数据通常是较为接近的，光谱数学模型的一致性好，服务器可以根据用户的所在地信息，传输对应区域的光谱数学模型的数据给用户，以帮助该冰箱快速建立光谱数学模型。
服务器根据冰箱的定位装置或网络IP对冰箱进行定位，或是用户自行输入冰箱的所在地址，或内置定位模块进行定位，服务器根据定位信息确定冰箱的位置，在同一区域内，该区域可以是一个城市，或者是一个区，可以是人为划定的一片范围，对一片区域内若多数食材的光谱数学模型都较为接近，则判断为所在位置接近，对该区域内的新的用户反馈该区域的光谱数学模型的均值。
在系统建立初步的数学模型后，将该数学模型与该食物对应进行保存，对于后期放入食材通过光谱数学模型检测出的食材信息与食材实际的食材信息不一致的食物，提示用户输入新的食物信息，且将该光谱数学模型不再对应该食材。若后期放入的光谱信息近似的食物，按下述步骤执行：
通过光谱仪扫描并经过软件处理分析后，将其与已有的光谱数学模型进行比较，若检测到的新的食物的光谱数学模型与已有某种食物的光谱数学模型判定结果为相同或近似时，则初步预判出放入的食物信息，例如是桔子，并增加该光谱数学模型判断为桔子的权重。
询问客户是否是桔子，以及新鲜度是否是当下桔子的状态，若用户选择识别不准确，提示输入该新的食物的信息，例如用户输入新的食物为橙子，系统建立该橙子的光谱数学模型，并将该光谱数据同时标记初步预判的食物信息和新的食物信息，例如标记为橙子-桔子副本，减少该光谱数学模型识别为橙子的权重；若用户选择识别准确，则将该光谱数据继续标记为对应的食物信息，例如桔子-副本，增加该光谱数学模型识别为桔子的权重。
待下次客户放入该光谱信息近似的食物后，例如光谱分析仍识别为第一次检测的桔子对应的光谱模型，咨询用户是第一次的光谱数学模型的食物信息，还是新录入的食物信息，例如咨询用户是桔子还是橙子，若用户确认是桔子，对该光谱数学模型判断为桔子的权重增加，判断为橙子的权重减小；若用户判断为橙子，对该光谱数学模型判断为橙子的权重增加，判断为桔子的权重减小，对于光谱分析识别为第二次检测的橙子对应的光谱模型同理。若用户判断都不是，重复提示用户输入该新的食物的信息的步骤，并建立新的光谱数学模型，在下次检测时对新的食物提示用户判断，并增加相应的权重。
重复上述步骤多次后，某一类食物的权重最高，则判断该模型对应的食物的信息的光谱数学模型最接近真实情况，用户端的冰箱的光谱数学模型的建立确认基本完成。
本实施例还介绍了一种冰箱的食材检测方法，包括如下步骤：
扫描所述食材获得光谱数据，
获取所述食材的种类信息；
获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标；
按所述指定检测指标分析所述光谱数据，得出所述食材的对应所述指定检测指标的参数值。
根据食材的种类信息，针对该种类信息用对应的指定检测指标进行该种类的特定的成分或性质的分析，不同种类的食物需要检测的内容分析的参数可以系统预先存储或从服务器获取，例如对于面包类的烘焙食品，主要检测指标包括脂肪、蛋白质、水分、淀粉、面筋等，例如对于水果类的食品，主要检测指标包括糖分、酸度、维生素、水分、纤维素、品质分级、成熟度、硬度等，例如放置的是茶叶，主要检测指标包括老嫩度、茶多酚、氨基酸、咖啡碱、品质分级、总氮、水分、品种鉴定、真假识别等，然后进一步分析光谱数据得到与指定检测指标对应的参数值。
进一步地，本申请提供了两种获取所述食材的种类信息的实施方式：
其一实施例是根据光谱数学模型，对所述光谱数据分析，检测所述食材的种类信息，通过光谱分析直接确认当前食物的种类。
在后期使用的过程中，通过多次放入食品，已经能通过光谱分析识别出放置的食物信息后，根据分析出的食物种类和产地等信息，进行该食物的特定的成分或性质的具体分析，对于特定的食物特定成分的分析，使得识别出的结果更加专业具体，实现了智能保鲜，使冰箱的智能化程度更高，满足智能家庭的需求。
另一实施例是初期使用时，在客户放入食物时，输入的食材信息，根据上述的分析，在初始阶段，由于光谱数学模型未建立，或初步建立不完善，辅助客户输入食材信息，所述食材信息包括所述食材的种类信息。
进一步地，还包括步骤：
所述食材信息还包括至少部分与所述指定检测指标相同的指标的参考值；
当所述参考值与所述的参数值不一致时，发出提示。
例如对于茶叶来说，客户输入与指定检测指标相同类别的品种信息，例如毛峰，基于茶叶的种类信息，对茶叶进行老嫩度、茶多酚、氨基酸、咖啡碱、品质分级、总氮、水分、品种鉴定的检测，最后品种检测结果与用户输入的品种信息不符时，可以发出语音或屏幕显示的提示。
进一步地，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
获取若干个指定检测指标，所述指定检测指标与所述种类信息对应，任一所述指定检测指标均包括与所述种类信息对应的参考区间。
更进一步地，还包括步骤：
所述参考区间包括最低值和最高值；
比较所述参数值与所述参考区间的最低值和最高值。
该参考区间可以是指标中的水分含量、脂肪含量，例如提示水分低于该食材对应的最低值，则方便用户判断该食材过分脱水不新鲜，例如提示脂肪含量超过最高值，则方便用户判断脂肪含量过高可能不健康。
进一步地，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
将所述食材的种类信息发送至服务器；
在所述服务器内匹配出与所述食材种类信息对应的若干个指定检测指标；
将所述指定检测指标发送至所述冰箱。
当冰箱内存储的食材对应的指定检测指标与放入的食材不符时，可以连接到服务器，从服务器内获取上述的信息。
光谱分析可以采用近红外光谱分析或高光谱分析，这些分析技术较为成熟，记录了含氢基团，如C-O、O-H、N-H、S-H、P-H等信息，对不同基团的检测都很准确，非常适合应用于有机物的检测，能对食物进行定性和定量的识别。
在光谱数学建模的过程中，包括扫描识别采集数据、识别出食物所在的背景信息、测定食物中各物质和成分的化学值、去除异常值、选择合适的光谱区域、选择合适的算法和参数进行建模、检验校准模型等多个阶段，详细展开如下：
为了减少不同次识别出现的随机误差，将冰箱中的某一区域设定为专门用于光谱分析的区域，例如选取在保鲜抽屉的范围专门进行光谱分析，这样的好处是使得整个光谱检测空间不会做得过大，每次检测食物光谱到食物的距离相近，且该区域内温度、湿度通常稳定，不易因直冷冰箱的冷热不均、风冷冰箱的空气流通导致湿度不均产生过大的波动，在该区域内布设光谱分析仪，对食物进行光谱扫描分析。
对于保鲜抽屉内的具体空间，食物的背景大多一致，光谱分析针对该背景扫描到得到背景的光谱信息，在后期对食物的扫描过程中，每次也都包括相同的背景信息，即可通过算法将该类背景信息识别并针对性的去除该背景信息分析食物本身，防止不同位置的背景不同导致检测结果的差异。
通过检测到的食物光谱，进行食物种类的分析，或者在被告知具体食物信息后，对该类型的食物进行对应的分析，获得该待测定的食物的各物质和成分的化学值的数据。
剔除异常值，当某个食物录入的信息与光谱检测到的信息有巨大差异，例如由于随机的原因产生严重的失真时，该检测值称为异常值。对于检测本身产生的异常值，可以称为噪音的部分，可以通过数学方法进行去除，常用的方法包括平滑算法、导数算法、多元散射矫正、数据增强算法等，平滑算法可以通过包括卷积平滑算法、移动平滑算法等，导数算法运用一阶和二阶导数进行校正处理，多元散射矫正消除分布不均产生的影响，数据增强算法包括均值中心化、标准化和归一化等，将上述噪音去除，得到更符合食物本身的真实特性的光谱数据。
选择合适的光谱区域，若光谱数据越多，真实性越好，但误差也会变多，所以选择合适的能体现食物特性部分的光谱区域进行保留，能减少其他误差大的或失真的数据的分析，减小了工作量，也提高了检测精度。
根据得到的参数，选择合适的算法，常用的算法包括偏最小二乘法、逐步回归分析、主成分回归分析等，利用光谱的数据，消除背景的噪声，可以利用滤波、求导、傅里叶变换等方式降低光谱的背景噪音，建立更准确的光谱数学模型。针对不同的食物类型建立各自合适的光谱数学模型，有的食物也可以同时建立多套模型。
在光谱数学模型建立后，即可对后期放入的食物进行分析，若该光谱数学模型分析得到的信息用户判断为不一致，则做出调整，对于多套模型，则对不同模型得到的结果进行评价，迭代多次后得出吻合最好的模型。
进一步地，本发明一实施例提供了一种冰箱，包括存储器5和处理器4，所述存储器5存储有可在处理器4上运行的计算机程序，还包括：
光谱仪1，扫描食材得到光谱数据；
发送模块2，发送所述食材的种类信息；
接收模块3，接收与所述种类信息对应的若干个指定检测指标；
所述处理器4执行所述计算机程序时可实现上述的冰箱的食材检测方法中的任意一个步骤，也就是说，实现上述冰箱的食材检测方法中的任意一个技术方案中的步骤。
进一步地，本发明一实施例提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述的冰箱的食材检测方法中的任意一个步骤，也就是说，实现上述冰箱的食材检测方法中的任意一个技术方案中的步骤。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：利用光谱分析的方法对食材的信息进行建模，得出食材信息-光谱数学模型之间的关系，并通过多次迭代、学习的方式增强该光谱数学模型的精准程度，完善出更能体现食材信息的光谱数学模型，从而在后期使用过程中通过光谱分析能更准确的判断食材的信息，实现了智能保鲜，使冰箱的智能化程度更高，满足智能家庭的需求。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冰箱的食材检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
扫描所述食材获得光谱数据，
获取所述食材的种类信息；
获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标；
按所述指定检测指标分析所述光谱数据，得出所述食材的对应所述指定检测指标的参数值。
2.根据权利要求1所述的冰箱的食材检测方法，其特征在于，所述步骤“获取所述食材的种类信息”包括：
根据光谱数学模型，对所述光谱数据分析，检测所述食材的种类信息。
3.根据权利要求1所述的冰箱的食材检测方法，其特征在于，所述步骤“获取所述食材的种类信息”包括：
获取用户输入的食材信息，所述食材信息包括所述食材的种类信息。
4.根据权利要求3所述的冰箱的食材检测方法，其特征在于，还包括步骤：
所述食材信息还包括至少部分与所述指定检测指标相同的指标的参考值；
当所述参考值与所述的参数值不一致时，发出提示。
5.根据权利要求1所述的冰箱的食材检测方法，其特征在于，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
获取若干个指定检测指标，所述指定检测指标与所述种类信息对应，任一所述指定检测指标均包括与所述种类信息对应的参考区间。
6.根据权利要求5所述的冰箱的食材检测方法，其特征在于，还包括步骤：
所述参考区间包括最低值和最高值；
比较所述参数值与所述参考区间的最低值和最高值。
7.根据权利要求1所述的冰箱的食材检测方法，其特征在于，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
将所述食材的种类信息发送至服务器；
在所述服务器内匹配出与所述食材种类信息对应的若干个指定检测指标；
将所述指定检测指标发送至所述冰箱。
8.根据权利要求1所述的冰箱的食材检测方法，其特征在于，所述步骤“获取与所述种类信息对应的若干个指定检测指标”还包括：
对于所述种类信息为面包类烘焙食品，所述指定检测指标包括脂肪、蛋白质、水分、淀粉、面筋；对于所述种类信息为水果类，所述指定检测指标包括糖分、酸度、维生素、水分、纤维素、品质分级、成熟度、硬度；对于所述种类信息为茶叶，所述指定检测指标包括老嫩度、茶多酚、氨基酸、咖啡碱、品质分级、总氮、水分、品种鉴定、真假识别。
9.一种冰箱，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，还包括：
光谱仪，扫描食材得到光谱数据；
发送模块，发送所述食材的种类信息；
接收模块，接收与所述种类信息对应的若干个指定检测指标；
所述处理器执行所述计算机程序时可实现权利要求1至8中任意一项所述的冰箱的食材检测方法中的步骤。
10.一种存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时可实现权利要求1至8中任意一项所述的冰箱的食材检测方法中的步骤。
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2020
- 2020-01-21 CN CN202010069866.3A patent/CN113218141B/zh active Active
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