CN115078270B - 果蔬表面全域光谱检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品品质检测技术领域，提供了一种果蔬表面全域光谱检测系统和检测方法，该果蔬表面全域光谱检测系统包括：升降台，升降台与样品果蔬可拆卸连接；多个工业相机，多个工业相机周向设于升降台附近；扫描机构，扫描机构用于获取待检测点的光谱数据；驱动机构，驱动机构用于驱动升降台在ZY平面内平移，驱动机构用于驱动扫描机在XY平面内平移或旋转；控制器，控制器与驱动机构、工业相机和扫描机构均电连接。该果蔬表面全域光谱检测系统能够对果蔬表面全域的无损检测，同时减少了因单点检测带来的测量误差，提高了对果蔬表面光谱数据检测的准确性。

Description

果蔬表面全域光谱检测系统和检测方法

技术领域

本发明属于食品品质检测技术领域，尤其涉及一种果蔬表面全域光谱检测系统和检测方法。

背景技术

果蔬作为生活中常见的食品，其糖度或农药残留的含量影响着果蔬的品质和安全性。

相关技术中，检测果蔬糖度测定通常需要将样品挤压成汁液，使用糖度仪进行糖度测定，测定果蔬中农药残留时也需要将样品进行破坏粉碎，检测过程繁琐，并且测量过后无法保证样品的完整性；另外，利用专业光谱仪器对果蔬表面进行无损检测时，只能获取某一个位置的检测结果，无法获取样品表面区域的检测结果分布，检测误差较大，且在使用线扫描或面扫描仪器在检测果蔬内部成分时也需要将样品进行破坏处理，无法实现无损检测。

发明内容

本发明提供一种果蔬表面全域光谱检测系统和检测方法，用以解决现有技术对检测果蔬糖度或农药残余时需要对果蔬进行破坏或检测区域过少导致检测误差过大的缺陷，实现对果蔬表面全域的糖度或农药残余的高效检测，同时提高了检测准确性。

本发明提供一种果蔬表面全域光谱检测系统，包括：

升降台，所述升降台用于承载样品果蔬；

多个拍摄单元，多个所述拍摄单元周向设于所述升降台附近，用于采集所述样品果蔬表面的多个待检测点的位置信息；

扫描机构，所述扫描机构用于获取与多个所述待检测点相对应的光谱数据；

驱动机构，所述驱动机构与所述扫描机构电连接，所述驱动机构用于驱动所述升降台在ZY平面内平移，所述驱动机构用于驱动所述扫描机构在XY平面内平移或旋转；

控制器，所述控制器与所述驱动机构、所述拍摄单元和所述扫描机构均电连接，所述控制器用于控制所述拍摄单元拍摄所述样品果蔬，所述控制器还用于基于所述位置信息控制所述驱动机构的运动状态，所述控制器还用于解析所述光谱数据。

根据本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，所述扫描机构，包括：

相干光源，所述相干光源用于发射相干光；

反射光学元件，所述反射光学元件用于将所述相干光反射至所述样品果蔬的表面，并接收所述样品果蔬表面的散射光；

模数A/D转换器，用于将所述散射光转换成第一数字信号；

示波器，所述示波器与所述模数A/D转换器电连接，所述示波器用于将所述第一数字信号转换成所述光谱数据；

运动机构，所述运动机构与所述驱动机构传动连接，所述运动机构用于引导所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器在所述XY平面内平移或旋转，所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器相对静止。

根据本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，所述运动机构包括：

第一旋转机构，所述第一旋转机构与所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器均固定连接，所述第一旋转机构用于带动所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器在所述XY平面内旋转；

Y轴运动机构，所述Y轴运动机构与所述第一旋转机构固定连接，所述Y轴运动机构用于带动所述第一旋转机构沿所述XY平面的Y轴方向平移；

X轴运动机构，所述X轴运动机构与所述Y轴运动机构固定连接，所述X轴运动机构用于带动所述Y轴运动机构沿所述XY平面的X轴方向平移。

根据本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，所述升降台包括：

夹紧机构，用于将所述样品果蔬限定于所述升降台；

第二旋转机构，与所述夹紧机构通过联轴器连接，所述第二旋转机构用于控制所述样品果蔬的旋转角度。

根据本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，所述扫描机构还包括：

信号发生器，所述控制器和所述相干光源均与所述信号发生器电连接，所述信号发生器用于驱动所述相干光源发射相干光；

所述控制器还用于驱动所述信号发生器调制所述相干光的波长。

根据本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，还包括：

显示器，所述显示器与所述控制器电连接，所述显示器用于显示所述位置信息及所述对应的解析结果。

本发明提供一种果蔬表面全域光谱检测系统实施的果蔬表面全域光谱检测方法，包括：

获取样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息；

基于所述位置信息确定所述扫描机构在XY平面内的检测路径，所述XY平面用于供所述扫描机构平移或旋转；

基于所述检测路径对多个所述待检测点进行等距扫描，得到多个所述待检测点对应的光谱数据；

基于第一模型对所述光谱数据进行解析，得到解析结果，所述解析结果用于表示所述样品果蔬的表面信息或内部信息。

根据本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测方法，在采集样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息之前，包括：

初始化扫描机构的运行参数；

在显示器中加载目标模型，所述目标模型用于将所述解析结果进行三维展示。

根据本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测方法，在所述得到解析结果之后，包括：

将所述解析结果输入至目标模型，得到所述解析结果对应的三维展示图像。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述果蔬表面全域光谱检测方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述果蔬表面全域光谱检测方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述果蔬表面全域光谱检测方法。

本发明提供的果蔬表面全域光谱检测系统和检测方法，通过采集果蔬表面全域的多个待检测点对应的光谱数据，并对光谱数据进行解析以获取果蔬中包含的糖度和农药残留等信息，实现了对果蔬表面全域的无损检测，同时减少了因单点检测带来的测量误差，提高了对果蔬表面光谱数据检测的准确性，解决了目前相关线扫描和面扫描仪器无法在保证不损害样品完整性前提下获取样品内部光谱信息和结果的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的果蔬表面全域光谱检测系统的结构示意图之一；

图2是本发明提供的升降台和扫描机构的分布示意图之一；

图3是本发明提供的升降台和扫描机构的分布示意图之二；

图4是本发明提供的扫描机构的结构示意图；

图5是本发明提供的果蔬表面全域光谱检测系统的结构示意图之二；

图6是本发明提供的果蔬表面全域光谱检测方法的流程示意图之一；

图7是本发明提供的拍摄单元与扫描结构的分布示意图；

图8是本发明提供的果蔬表面全域光谱检测方法的流程示意图之二；

图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。

附图标记：

100：升降台；110：样品台；120：Z轴运动机构；

130：夹紧机构；140：第二旋转机构；200：拍摄单元；

300：扫描机构；310：相干光源；320：反射光学元件；

330：模数A/D转换器；340：运动机构；341：第一旋转机构；

342：Y轴运动机构；343：X轴运动机构；350：示波器；

360：信号发生器；400：驱动机构；500：控制器；600：显示器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接，或有线通信连接，或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图6描述本发明的果蔬表面全域光谱检测系统和检测方法。

如图1所示，本发明提供一种果蔬表面全域光谱检测系统，包括：升降台100、多个拍摄单元200、扫描机构300、驱动机构400和控制器500。

升降台100与样品果蔬可拆卸连接。

在一些实施例中，样品果蔬可以是表面为圆形的水果或蔬菜，也可以是表面为其他类圆形的水果或蔬菜。

在该实施例中，样品果蔬可拆卸安装于升降台100，便于进行样品更换检测，提高该检测系统的适用性。

在一些实施例中，样品果蔬在升降台100上旋转可控，有助于调节样品果蔬表面外表面的检测区域，以实现对果蔬表面全域的光谱检测。

在一些实施例中，升降台100包括样品台110和Z轴运动机构120，样品台110用于安放样品果蔬，Z轴运动机构120用于控制样品台110及样品果蔬在ZY平面内的Z轴方向上移动。

在一些实施例中，拍摄单元可以是工业相机。

多个拍摄单元200周向设于升降台100附近，用于采集样品果蔬表面的多个待检测点的位置信息。

在该实施例中，拍摄单元200可以对样品果蔬进行拍摄，并获取样品果蔬的外部轮廓数据，从而确定扫描机构300的检测路线，该检测路线基于多个待检测点的位置信息确定。

在一些实施例中，当确定升降台的固定位置后，多个拍摄单元200与升降台100的相对位置可以固定。

在该实施例中，扫描机构300可根据检测路线依次采集各待检测点处的光谱数据。

需要说明的是，由于果蔬表面上的待检测点分布于三维空间上，扫描机构300在对各检测点进行扫描以获取对应给的光谱数据时，需要移动到对应检测点的空间坐标处。

在该实施例中，根据各待检测点的三维坐标，驱动机构400可以驱动扫描机构300分别沿X轴方向和Y轴方向移动，驱动机构400还可以驱动升降台100沿Z轴方向移动。

在该实施例中，可以以果蔬质心或以果蔬质心与升降台100的垂线上任一点作为空间坐标系的原点建立空间直角坐标系，空间直角坐标系的X轴方向、Y轴方向或Z轴方向可根据实际需要自定义设置。

在一些实施例中，升降台100可固定于一个载物平台上，并将扫描机构300活动连接于该载物平台上，并且将升降台100与扫描机构300保持在一定距离范围内，该距离范围可根据实际需求自定义设置。

驱动机构400用于驱动升降台100在ZY平面内平移，驱动机构400用于驱动扫描机构300在XY平面内平移或旋转。

在一些实施例中，驱动机构400与扫描机构300电连接，可以控制扫描机构300在XY平面内平移或旋转。

在一些实施例中，扫描机构300与步进电机传动连接，驱动机构400向步进电机发送驱动指令，步进电机驱动扫描机构300按照驱动指令指示的方向运动。

控制器500与驱动机构400、拍摄单元200和扫描机构300均电连接，控制器500用于控制拍摄单元200采集样品果蔬表面上多个待检测点的位置信息，控制器500还用于基于位置信息控制驱动机构400的运动状态，控制器500还用于解析光谱数据。

在该实施例中，控制器500与拍摄单元200电连接，用于收集拍摄单元200拍摄的样品果蔬图像以及图像上的多个待检测点的位置信息，控制器500根据不同检测点的位置信息给驱动机构400发送对应的指令，驱动机构400根据接收的指令控制扫描机构300移动到不同的待检测点处采集光谱数据，扫描机构300最后将光谱数据发送至控制器500进行解析，可以从解析结果中获取果蔬中包含的成分信息，如果蔬中的糖度以及果蔬表面的农药残留等。

在一些实施例中，控制器500可以根据待检测点的位置信息生成检测路径，驱动机构400先调节升降台100在ZY平面的位置，然后控制扫描机构300在XY平面沿检测路径依次对果蔬表面的多个待检测点进行扫描并采集对应给的光谱数据。

本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，通过采集果蔬表面全域的多个待检测点对应的光谱数据，并对光谱数据进行解析以获取果蔬中包含的糖度和农药残留等信息，实现了对果蔬表面全域的无损检测，同时减少了因单点检测带来的测量误差，提高了对果蔬表面光谱数据检测的准确性，解决了目前相关线扫描和面扫描仪器无法在保证不损害样品完整性前提下获取样品内部光谱信息和结果的问题。

在一些实施例中，扫描机构300包括：相干光源310、反射光学元件320、模数A/D转换器330、运动机构340和示波器350。

相干光源310用于发射相干光。

在一些实施例中，相干光源310可以是外腔式量子级联激光器（External cavityquantum cascade laser, EC-QCL），相干光可以是EC-QCL激光器发射的激光。

在该实施例中，当激光照射果蔬表面时会发生漫反射，采集漫反射光线可以获取果蔬表面处的光谱信息。

反射光学元件320用于将相干光反射至样品果蔬的表面，并接收样品果蔬表面的散射光。

在一些实施例中，反射光学元件320可以是反射物镜，例如，反射光学元件320可以是反向卡塞格林光学反射物镜。

在该实施例中，可以通过反射光学元件320改变激光的照射方向，从而提高，反射光学元件320和相干光源310装配的灵活性。

模数A/D转换器330用于将散射光转换成第一数字信号。

在该实施例中，反射光学元件320接收样品果蔬表面传回的散射光后，反射光学元件320将散射光发送到模数A/D转换器330上的传感器中，模数A/D转换器330可以将光信号转换为可量化分析的数字信号。

示波器350与模数A/D转换器330电连接，示波器350用于将第一数字信号转换成光谱数据。

在该实施例中，在模数A/D转换器330将光信号转换为可量化分析的数字信号后，将数字信号发送至示波器350，并由示波器350得到光谱数据。

在一些实施例中，示波器350还可以用于调节探测器获取光谱数据的显示周期，保证光谱数据有效、合理和简洁。

运动机构340与驱动机构400传动连接，运动机构340用于引导相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330在XY平面内平移或旋转，相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330相对静止。

在该实施例中，相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330可以整体装配于运动机构340，驱动机构400控制运动机构340沿三维方向运动时，可以带动相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330同时沿运动机构340的运动方向运动。

在图2所示的实施例中，样品果蔬安装于样品台110上，样品台110的下方与Z轴运动机构120固定连接，以控制样品台110及样品果蔬在Z轴方向上平移，相干光源310安装在运动机构340上方，反射光学元件320和模数A/D转换器330均安装在相干光源310上方位置处，其中，反射光学元件320位于样品果蔬和模数A/D转换器330之间；相干光源310垂直向上发射相干光，相干光经过反射光学元件320内部的45°直面反射镜以平行于Y轴的方向照射在样品表面，相干光照射样品表面发生散射，散射光经过反射光学元件320将光收集并聚焦在模数A/D转换器330表面的传感器，模数A/D转换器330将信号进行数字转换传递给示波器350形成光谱数据。

本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，通过设置相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330构成光谱检测模块来采集果蔬表面上个待检测点的光谱数据，该光谱检测模块结构简单、制作成本低，且测量速度快，提高了对果蔬表面光谱数据检测的效率。

在一些实施例中，运动机构340包括：第一旋转机构341、Y轴运动机构342和X轴运动机构343。

第一旋转机构341与相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330均固定连接，第一旋转机构341用于带动相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330在第一旋转机构341所在平面内旋转；Y轴运动机构342与第一旋转机构341固定连接，Y轴运动机构342用于带动第一旋转机构341沿Y轴方向移动；X轴运动机构343与Y轴运动机构342固定连接，X轴运动机构343用于带动Y轴运动机构342沿X轴方向移动。

在一些实施例中，可以以果蔬中心为原点，以X轴运动机构343、Y轴运动机构342和Z轴运动机构120所在方向为X轴、Y轴和Z轴建立空间直角坐标系。

在该实施例中，第一旋转机构341用于带动相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330在XY平面上旋转。

在该实施例中，相干光源310与第一旋转机构341固定连接，反射光学元件320和模数A/D转换器330装配于相干光源310，Y轴运动机构342带动第一旋转机构341以及固定在其本身上的其他物件沿Y轴左右移动；X轴运动机构343带动Y轴运动机构342以及固定在Y轴运动机构342上的其他物件沿X轴上下移动；Z轴运动机构120带动升降台100在Z轴方向进行上下移动。

在该实施例中，第一旋转机构341、Y轴运动机构342、X轴运动机构343以及Z轴运动机构120根据拍摄单元200捕获的图像确定每个检测点位于XY平面坐标和ZY平面坐标，然后由控制器500向驱动机构400发送位置指令，使得第一旋转机构341、Y轴运动机构342、X轴运动机构343以及Z轴运动机构120进行协同运动，带动相干光源310、反射光学元件320和模数A/D转换器330分别在XY平面上进行角度旋转、沿X轴上下运动、沿Y轴左右移动，确保反射光学元件320位于XY平面上的D轴线与每个检测点处切线的法线重合且保持相同的检测距离，同时确保反射光学元件320位于ZY平面上的轴线E（对应图2中的轴线E）与每个检测点处切线的法线重合。

本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，通过在扫描结构中设置多个运动机构340，使得扫描机构300能够沿空间不同方向移动到不同待检测点处，且保持扫描机构300与不同待检测点之间的检测距离相等，方便采集更加准确的光谱数据，进而提高对果蔬表面光谱数据检测的准确性。

在一些实施例中，升降台100包括：夹紧机构130和第二旋转机构140。

其中，夹紧机构130用于将样品果蔬限定于升降台100；第二旋转机构140与夹紧机构130通过联轴器连接，第二旋转机构140用于驱动所述样品果蔬旋转。

在图3所示的实施例中，样品果蔬通过夹紧机构130与升降台100可拆卸连接，联轴器的一端安装有第二旋转机构140，第二旋转机构140通过带动联轴器和夹紧机构130旋转来带动样品果蔬的表面旋转；扫描机构300从A检测点开始检测，沿着C检测路径进行检测，到B检测点结束检测，完成一次检测，在检测完毕后，由第二旋转机构140通过联轴器带动加紧结构将样品果蔬旋转一定角度，以B点检测点开始进行检测，沿着C检测路径进行检测，到A检测点结束检测，完成新的检测。后续检测重复上述流程，循环A—B—A—B—A的检测模式。

本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，通过设置夹紧机构130和第二旋转机构140，可以带动联轴器和夹紧机构130旋转来带动样品果蔬的表面旋转，有助于扫描机构300对果蔬表面全域上的待检测点进行扫描并获取对应的光谱数据。

在一些实施例中，扫描机构还包括：信号发生器360；其中，控制器500和相干光源310均与信号发生器360电连接，信号发生器360用于驱动和调制相干光源310发射特定波长的相干光；控制器500还用于控制信号发生器360驱动信号发生器360调制待发射的相干光的波长。

在该实施例中，信号发生器360是用于驱动扫描机构300中的相干光源310正常工作。

在该实施例中，当扫描机构300开始检测样品果蔬表面上的多个待检测点时，控制器500向信号发生器360发送工作指令，信号发生器360可以根据工作指令设置相干光源310的工作参数，例如，发射的脉冲频率或占空比等。

在图4所示的实施例中，相干光源310接收信号发生器360的指令后发出特定波长的相干光，并通过光学反射元件将相干光反射到样品果蔬表面，模数A/D转换器再接收由果蔬表面发出并透过光学反射元件的散射光并将其转换为第一数字信号，示波器350接收第一数字信号后将其转换为光谱数据。

本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，通过设置信号发射器来调控相干光源的工作参数，可以提供稳定的相干光进行光谱数据采集。在一些实施例中，还包括：显示器600；显示器600与控制器500电连接，显示器600用于显示各待检测点的位置信息及各待检测点对应光谱数据的解析结果。

在该实施例中，控制器500控制扫描机构300完成在每个待检测点采集对应的光谱数据，并对光谱数据进行解析后，将解析的结果发送到显示器600进行展示，也可以将果蔬表面中各待检测点在显示器600进行显示。

在该实施例中，根据光谱数据的解析值的大小以不同RGB颜色在三维模型表面进行实时显示。

在一些实施例中，还包括：存储机构，用于存储第一模型，该第一模型是一种光谱数据检测模型，能够对光谱数据进行解析，得到相应的解析结果。

在图5所示的实施例中，控制器500接收拍摄单元200发送的样品果蔬的轮廓数据，确定待检测点的位置信息和检测路径，并基于位置信息和检测路径，控制器500向驱动机构400发送指令，以控制扫描机构300开始工作，扫描机构300将采集的光谱数据发送至控制器500进行解析后，将光谱数据及其解析结果发送至显示器600进行三维展示。

本发明提供的一种果蔬表面全域光谱检测系统，通过将光谱数据及其解析结果发送到显示屏进行显示，有助于检测人员了解检测目标物（对应糖度或农药残留等）在果蔬表面全域的分布。

如图6所示，本发明提供一种果蔬表面全域光谱检测系统实施的果蔬表面全域光谱检测方法，该方法包括：步骤601、步骤602、步骤603和步骤604。

步骤601、获取样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息。

在该步骤中，可以将多个拍摄单元200沿周向安装于样品果蔬附近，则可以拍摄到样品果蔬表面全域画面，并根据样品果蔬的轮廓确定待检测点的数目和位置。

在该实施例中，多个拍摄单元200分别到样品果蔬的距离可以相同。

在图7所示的实施例中，可以将三个拍摄单元200均匀分布于安装于升降台100与扫描机构300的中间位置，其中一个拍摄单元200安装在样品果蔬的顶端处，另外两个拍摄单元200安装于样品果蔬与扫描机构300的中间位置。

步骤602、基于所述位置信息确定所述扫描机构在XY平面内的检测路径，XY平面用于供扫描机构平移或旋转。

在该步骤中，控制器500获取各待检测点的位置信息后，给驱动机构400发送不同的移动指令，移动机构根据不同的移动指令驱动扫描机构300移动至各待检测点处并采集光谱数据。

在该实施例中，控制器500可以根据待检测点的位置信息生成检测路径，驱动机构400控制扫描机构300沿检测路径依次对果蔬表面的多个待检测点进行扫描并采集对应给的光谱数据。

在该实施例中，待检测点分布于样品果蔬表面全域。

在图8所示的实施例中，先设置相干光源310的初始化参数并重置各运动机构340的位置，控制器500与拍摄单元200（对应工业相机）电连接，接收拍摄单元200拍摄的样品果蔬图像以及图像上的多个待检测点的位置信息，并生成检测路径，根据位置信息和检测路径给驱动机构400发送对应的移动指令，同时，控制器500控制信号发生器360开启相干光源310（对应激光器）发射相干光，并获取检测路径上各监测点对应的光谱数据，直至完成检测路径上所有待检测点的检测。

步骤603、基于所述检测路径对多个所述待检测点进行等距扫描，得到多个所述待检测点对应的光谱数据。

在该步骤中，果蔬表面包含的待检测的数目可以包括多个，对多个待检测点对应的光谱数据进行检测是为了获得覆盖整果蔬表面全域对应的光谱信息。

在该步骤中，等距扫描是指在保证扫描机构300中相干光源310发出相干光的位置与果蔬表面任一待检测点之间的距离相等的情况下，对各待检测点进行逐点扫描，以获取对应的光谱数据。

在图3所示的实施例中，控制器500向相干光源310（对应激光器）发送驱动指令开启相干光源310后，获取样品果蔬在XY平面和ZY平面检测起始点的坐标值，并按照待检测点在果蔬表面的分布情况规划位于XY检测平面的检测路径；然后调整升降台100高度，确保位于ZY平面的各待检测点处的切线的法线与反射光学元件320的轴线同轴；最后点击检测控件，驱动机构400开始按照规划的检测路径带动扫描机构300调节检测角度和检测距离，确保扫描机构300中反射光学元件320位于XY平面上的轴线与每个待检测点处切线的法线重合且保持相同的检测距离。

步骤604、基于第一模型对所述光谱数据进行解析，得到解析结果，解析结果用于表示样品果蔬的表面信息或内部信息。

在该步骤中，第一模型为基于光谱数据的预测模型，用于根据光谱数据识别果蔬表面的成分含量（例如农药残留）和果蔬中的成分含量（如果树中糖度含量）。

在该步骤中，控制器500将光谱数据发送至预存的预测模型进行解析，得到相应的解析结果。

在图8所述的实施例中，控制器500控制驱动机构400驱动扫描机构300移动至对应待检测点完成一次光谱数据采集后，将光谱数据发送至预测模型进行预测、分析，并将分析结果进行实时显示。

本发明提供的一种果蔬表面全域光谱的检测方法，通过采集果蔬表面全域的多个待检测点对应的光谱数据，并对光谱数据进行解析以获取果蔬中包含的糖度和农药残留等信息，实现了对果蔬表面全域的无损检测，同时减少了因单点检测带来的测量误差，提高了对果蔬表面光谱数据检测的准确性，解决了目前相关线扫描和面扫描仪器无法在保证不损害样品完整性前提下获取样品内部光谱信息和结果的问题。

在一些实施例中，在采集样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息之前，包括：初始化扫描机构的运行参数；在显示器600中加载目标模型，目标模型用于将解析结果进行三维展示。

在该实施例中，在检测之前，需要初始化扫描机构300的运行数据，运行数据包括相干光源310的初始设置参数值，以减少实验检测数据的误差。

在一些实施例中，在检测之前，可以将样品果蔬限定在升降台100上，样品果蔬在升降台100上的位置可调整，例如，旋转圆形样品果蔬的表面，使得扫描机构300能够扫描到果蔬表面上不同位置分布的待检测点。

在一些实施例中，在检测之前，还可以根据实际需求调整扫描机构300、拍摄单元200和升降台100的相对位置。

在一些实施例中，可以在显示器600中加载目标模型，这样，将各待检测点对应光谱数据的解析结果输入目标模型后，可将目标模型使出的三维展示图像在显示器600中显示，以实现解析结果的可视化。

本发明提供的一种果蔬表面光谱的检测方法，通过将检测系统在检测前进行运行参数初始化，来减少数据的测量误差，并在显示器600中加载目标模型，以实现对解析结果的可视化。

在一些实施例中，在得到解析结果之后，包括：将解析结果输入至目标模型，得到解析结果对应的三维展示图像。

在该实施例中，目标模型可以是三维展示模型，用于实现数据在三维空间的可视化。

在该实施例中，显示器600中客家在三维展示模型，将解析后的光谱数据输入至三维展示模型后，得到解析结果的三维展示图像，并由显示器600进行展示。

在该实施例中，控制器500控制扫描机构300完成在每个待检测点采集对应的光谱数据后，可以将光谱数据直接发送到显示器600进行展示，也可以对光谱数据进行解析后，将解析的结果发送到显示器600进行展示。

在图8所示的实施例中，在检测前先加载三维模型，在得到光谱数据的解析结果后，将解析结果输入三维模型中，实现对光谱数据的解析结果的三维展示。

在该实施例中，根据光谱数据的解析值的大小以不同RGB颜色在三维模型表面进行实时显示。

本发明提供的一种果蔬表面光谱的检测方法，通过将光谱数据及其解析结果发送到显示器600进行显示，有助于检测人员了解检测目标物（对应糖度或农药残留等）在果蔬表面全域的分布。

图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行果蔬表面光谱的检测方法，该方法包括：获取样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息；基于所述位置信息确定所述扫描机构在XY平面内的检测路径，所述XY平面用于供所述扫描机构旋转扫描；基于所述检测路径对多个所述待检测点进行等距扫描，得到多个所述待检测点对应的光谱数据；基于第一模型对所述光谱数据进行解析，得到解析结果，解析结果用于表示样品果蔬的表面信息或内部信息。

此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的果蔬表面光谱的检测方法，该方法包括：获取样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息；基于所述位置信息确定所述扫描机构在XY平面内的检测路径，所述XY平面用于供所述扫描机构旋转扫描；基于所述检测路径对多个所述待检测点进行等距扫描，得到多个所述待检测点对应的光谱数据；基于第一模型对所述光谱数据进行解析，得到解析结果，解析结果用于表示样品果蔬的表面信息或内部信息。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的果蔬表面光谱的检测方法，该方法包括：获取样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息；基于所述位置信息确定所述扫描机构在XY平面内的检测路径，所述XY平面用于供所述扫描机构旋转扫描；基于所述检测路径对多个所述待检测点进行等距扫描，得到多个所述待检测点对应的光谱数据；基于第一模型对所述光谱数据进行解析，得到解析结果，解析结果用于表示样品果蔬的表面信息或内部信息。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种果蔬表面全域光谱检测系统，其特征在于，包括：

升降台，所述升降台用于承载样品果蔬；

所述升降台包括：夹紧机构，用于将所述样品果蔬限定于所述升降台，所述夹紧机构用于将所述样品果蔬和所述升降台可拆卸链接；第二旋转机构，与所述夹紧机构通过联轴器连接，所述第二旋转机构用于驱动所述样品果蔬的表面旋转；多个拍摄单元，多个所述拍摄单元周向设于所述升降台附近，用于采集所述样品果蔬表面的多个待检测点的位置信息；

所述升降台还包括样品台和Z轴运动机构，所述样品台用于安放所述样品果蔬，所述Z轴运动机构用于控制所述样品台及所述样品果蔬沿竖直方向平移；

扫描机构，所述扫描机构用于获取与多个所述待检测点相对应的光谱数据；

所述扫描机构依次沿第一路径和第二路径对所述样品果蔬表面进行循环扫描，并当所述扫描机构位于所述第一路径对应的扫描终点时，所述第二旋转机驱动所述样品果蔬表面旋转一定角度，当所述扫描机构位于所述第二路径对应的扫描终点时，所述第二旋转机驱动所述样品果蔬表面旋转所述一定角度；

所述第一路径的扫描起点为所述多个待检测点中的第一检测点，所述第一路径的扫描终点为所述多个待检测点中的第二检测点，所述第二路径的扫描起点为所述第二检测点，所述第二路径的扫描终点为所述第一检测点；

所述第一路径和所述第二路径均包括多个待检测点；

驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述升降台沿所述竖直方向平移，所述驱动机构用于驱动所述扫描机构在XY平面内平移或旋转；

所述XY平面为与所述竖直方向垂直的平面，且所述XY平面包括所述扫描机构；

控制器，所述控制器与所述驱动机构、所述拍摄单元和所述扫描机构均电连接，所述控制器用于控制所述拍摄单元采集所述位置信息，所述控制器用于基于所述位置信息控制所述驱动机构的运动状态，所述控制器用于解析所述光谱数据。

2.根据权利要求1所述的果蔬表面全域光谱检测系统，其特征在于，所述扫描机构包括：

相干光源，所述相干光源用于发射相干光；

反射光学元件，所述反射光学元件用于将所述相干光反射至所述样品果蔬的表面，并接收所述样品果蔬表面的散射光；

模数A/D转换器，用于将所述散射光转换成第一数字信号；

示波器，所述示波器与所述模数A/D转换器电连接，所述示波器用于将所述第一数字信号转换成所述光谱数据；

运动机构，所述运动机构与所述驱动机构传动连接，所述运动机构用于引导所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器在所述XY平面内平移或旋转，所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器相对静止。

3.根据权利要求2所述的果蔬表面全域光谱检测系统，其特征在于，所述运动机构包括：

第一旋转机构，所述第一旋转机构与所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器均固定连接，所述第一旋转机构用于带动所述相干光源、所述反射光学元件和所述模数A/D转换器在所述XY平面内旋转；

Y轴运动机构，所述Y轴运动机构与所述第一旋转机构固定连接，所述Y轴运动机构用于带动所述第一旋转机构沿所述XY平面的Y轴方向平移；

X轴运动机构，所述X轴运动机构与所述Y轴运动机构固定连接，所述X轴运动机构用于带动所述Y轴运动机构沿所述XY平面的X轴方向平移。

4.根据权利要求2所述的果蔬表面全域光谱检测系统，其特征在于，所述扫描机构还包括：

信号发生器，所述控制器和所述相干光源均与所述信号发生器电连接，所述信号发生器用于驱动所述相干光源发射相干光；

所述控制器还用于驱动所述信号发生器调制所述相干光的波长。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的果蔬表面全域光谱检测系统，其特征在于，还包括：

显示器，所述显示器与所述控制器电连接，所述显示器用于显示所述位置信息及所述光谱数据对应的解析结果。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的果蔬表面全域光谱检测系统实施的果蔬表面全域光谱检测方法，其特征在于，包括：

获取样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息；

基于所述位置信息确定所述扫描机构在XY平面内的检测路径，所述XY平面用于供所述扫描机构平移或旋转；

所述XY平面为与竖直方向垂直的平面，且所述XY平面包括所述扫描机构；

基于所述检测路径对多个所述待检测点进行等距扫描，得到多个所述待检测点对应的光谱数据；

基于第一模型对所述光谱数据进行解析，得到解析结果，所述解析结果用于表示所述样品果蔬的表面信息或内部信息。

7.根据权利要求6所述的果蔬表面全域光谱检测方法，其特征在于，在采集样品果蔬表面多个待检测点对应的位置信息之前，包括：

初始化扫描机构的运行参数；

在显示器中加载目标模型，所述目标模型用于将所述解析结果进行三维展示。

8.根据权利要求6所述的果蔬表面全域光谱检测方法，其特征在于，在所述得到解析结果之后，包括：

将所述解析结果输入至目标模型，得到所述解析结果对应的三维展示图像。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求6至8任一项所述果蔬表面全域光谱检测方法。

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