本發(fā)明涉及冰箱冷藏室裝置，尤其涉及一種基于單個(gè)多光譜成像單元檢測(cè)冷藏室內(nèi)多種食物狀態(tài)的裝置。

背景技術(shù)：

光譜圖像包含著豐富的圖像空間信息以及光譜信息，對(duì)物體眾多指標(biāo)的檢測(cè)具有快速、無損的特點(diǎn)。相比使用氣味傳感器的靈敏度低、提供信息少以及檢測(cè)對(duì)象模糊等局限性，以光譜成像技術(shù)作為食物的檢測(cè)技術(shù)，具有能夠快速識(shí)別食物種類、數(shù)量以及對(duì)應(yīng)的新鮮度分布等優(yōu)點(diǎn)。近年來，越來越多的基于光譜成像探測(cè)技術(shù)研究食物的新鮮度的方法上的成果陸續(xù)發(fā)表，尤其是針對(duì)果蔬、肉類等食物的新鮮度檢測(cè)，顯示出了光譜成像技術(shù)在食物新鮮度檢測(cè)領(lǐng)域有著廣闊而光明的應(yīng)用前景。然而，發(fā)明合適的冰箱冷藏系統(tǒng)裝置以更好地應(yīng)用光譜成像檢測(cè)食物新鮮度的技術(shù)，卻鮮有成果提及。

由于對(duì)冰箱的占地面積和空間利用等方面的要求，冰箱一般是分層儲(chǔ)存多種食物，并且由于光譜成像探測(cè)儀器成本價(jià)格較高以及需要占用一定空間，因此，應(yīng)用多個(gè)光譜成像探測(cè)儀器去檢測(cè)冰箱各層的食物新鮮度的系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)大大降低冰箱的性價(jià)比。因此，鑒于單個(gè)光譜成像探測(cè)單元具有只能對(duì)單面單層成像的局限性，設(shè)計(jì)一種能只使用單個(gè)光譜成像探測(cè)儀器自動(dòng)檢測(cè)冰箱內(nèi)多種食物新鮮度等狀態(tài)的冰箱冷藏系統(tǒng)裝置成為了將光譜成像檢測(cè)食物新鮮度技術(shù)應(yīng)用到冰箱上的一個(gè)關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于單個(gè)多光譜成像單元檢測(cè)冷藏室內(nèi)多種食物狀態(tài)的裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于單個(gè)多光譜成像單元檢測(cè)冷藏室內(nèi)多種食物狀態(tài)的裝置，該裝置包括冷藏室、多光譜成像系統(tǒng)、電控滑軌、若干食物存儲(chǔ)盒、濕度控制模塊、中央控制模塊、通訊模塊、觸屏顯示器、主控計(jì)算機(jī)；所述冷藏室包括箱體和箱門；

所述多光譜成像系統(tǒng)包括光源、鏡頭、濾光片輪、多光譜成像單元，所述多光譜成像單元與鏡頭連接，所述鏡頭和光源均置于冷藏室內(nèi)頂部，鏡頭下方設(shè)有濾光片輪；所述濾光片輪根據(jù)各種食物新鮮度檢測(cè)所需的特征波長旋轉(zhuǎn)采用相應(yīng)的濾光片，所述多光譜成像單元用于采集食物在特征波長下的光譜圖像；

所述電控滑軌置于冷藏室內(nèi)，包括上水平電控滑軌、下水平電控滑軌、左豎直電控滑軌、右豎直電控滑軌；其中上、下水平電控滑軌使食物存儲(chǔ)盒能夠在水平移動(dòng)，左、右豎直電控滑軌使食物存儲(chǔ)盒能夠作上下移動(dòng)；

所述食物存儲(chǔ)盒分兩層安裝在上、下水平電控滑軌上，其中一層的食物存儲(chǔ)盒數(shù)量比另一層多一個(gè)，以提供食物作位置移動(dòng)的空間；

所述濕度控制模塊置于冷藏室內(nèi)，用于在多光譜成像系統(tǒng)工作前調(diào)控冷藏室的整體濕度，使多光譜成像系統(tǒng)的鏡頭不會(huì)有水霧，能對(duì)食物作正常清晰的成像檢測(cè)；

所述中央控制模塊用于控制食物新鮮度成像檢測(cè)工作的定時(shí)開始，控制檢測(cè)過程中系統(tǒng)各模塊的協(xié)調(diào)工作以及信息交互；

所述通訊模塊用于將光譜圖像信息及數(shù)據(jù)傳輸給主控計(jì)算機(jī)，及接收主控計(jì)算機(jī)傳輸回來的食物的種類、數(shù)量和新鮮度等信息；

所述主控計(jì)算機(jī)用于接收冰箱的通訊模塊傳輸?shù)母鞣N食物的光譜圖像信息，經(jīng)過處理分析后，將食物的種類、數(shù)量及其新鮮度等信息傳輸回冰箱的通訊模塊；

所述觸屏顯示器安裝連接在冷藏室的箱門外側(cè)，用于顯示通訊模塊傳輸回來的不同食物存儲(chǔ)盒內(nèi)的食物種類、數(shù)量和新鮮度等信息，以此為用戶選擇食物、補(bǔ)充采購和處理腐敗食物提供參考信息。

進(jìn)一步地，所述食物存儲(chǔ)盒左、右、后三個(gè)側(cè)面有與電控滑軌接觸的凹槽，食物存儲(chǔ)盒的三個(gè)凹槽上有相互連接的接觸傳感器，正常狀態(tài)下，食物存儲(chǔ)盒的一個(gè)凹槽與一條電控滑軌接觸，接觸傳感器檢測(cè)到食物存儲(chǔ)盒的另一個(gè)凹槽與另一條電控滑軌接觸時(shí)，原來接觸的凹槽與電控滑軌將會(huì)脫離，使食物存儲(chǔ)盒能夠在水平與豎直的移動(dòng)中相互變換。

進(jìn)一步地，所述食物存儲(chǔ)盒在電控滑軌上的移動(dòng)方法可以采用傳送帶移動(dòng)、磁懸浮移動(dòng)或輪子移動(dòng)等方法。

進(jìn)一步地，所述主控計(jì)算機(jī)的處理分析方法如下：通過圖像識(shí)別得到食物種類，通過圖像處理計(jì)算得到的盒內(nèi)空白區(qū)域所占面積比例從而得到食物的數(shù)量，通過對(duì)食物光譜圖像的數(shù)據(jù)提取結(jié)合食物的新鮮度數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計(jì)得到食物的新鮮度。

本方案的有益效果在于：

1、本發(fā)明裝置使用單個(gè)多光譜成像單元就實(shí)現(xiàn)了冰箱分層的冷藏室內(nèi)多種食物的狀態(tài)檢測(cè)，創(chuàng)造性地克服了冰箱內(nèi)食物成像檢測(cè)只能針對(duì)單層作面成像的局限性，避免了要使用多個(gè)光譜成像單元作檢測(cè)所帶來的高昂成本和空間浪費(fèi)，為光譜成像檢測(cè)食物新鮮度等狀態(tài)的技術(shù)應(yīng)用到冰箱提供了切實(shí)可行的途徑。

2、本發(fā)明裝置使用光譜成像技術(shù)對(duì)冰箱內(nèi)多種食物進(jìn)行數(shù)量、種類、新鮮度的檢測(cè)，具有快速、準(zhǔn)確、無損、多功能的特點(diǎn)。

3、本發(fā)明裝置的位移平臺(tái)使得食物進(jìn)行光譜成像時(shí)可以使用線掃描的方式，相比面掃描的方式，鏡頭離食物的距離可以更近，從而節(jié)約了所需的冰箱空間。

4、本發(fā)明裝置采用安裝連接在冰箱冷藏室的箱門外側(cè)的觸屏顯示器反饋不同食物存儲(chǔ)盒內(nèi)的食物種類、數(shù)量和新鮮度分布等信息，方便用戶選擇食物、及時(shí)處理腐敗食物以及對(duì)量少或不夠新鮮的食物進(jìn)行補(bǔ)充。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示例圖；

圖2為本發(fā)明裝置正視示例圖；

圖3為本發(fā)明裝置側(cè)后視示例圖；

圖4為本發(fā)明裝置的模塊關(guān)系示例圖；

圖5為本發(fā)明裝置的食物存儲(chǔ)盒位置標(biāo)記示意圖；

圖6為本發(fā)明裝置的食物存儲(chǔ)盒示例圖；

圖中，箱體1、冷藏室2、光源3、鏡頭4、濾光片輪5、多光譜成像單元6、上水平電控滑軌7、下水平電控滑軌8、左豎直電控滑軌9、右豎直電控滑軌10、食物存儲(chǔ)盒11、濕度控制模塊12、箱門13、觸屏顯示器14、中央控制模塊15、通訊模塊16、主控計(jì)算機(jī)17、凹槽18、接觸傳感器19。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1-6所示，本發(fā)明提供的一種基于單個(gè)多光譜成像單元檢測(cè)冷藏室內(nèi)多種食物狀態(tài)的裝置，該裝置包括冷藏室2、多光譜成像系統(tǒng)、電控滑軌、若干食物存儲(chǔ)盒11、濕度控制模塊12、中央控制模塊15、通訊模塊16、觸屏顯示器14、主控計(jì)算機(jī)17；所述冷藏室2包括箱體1和箱門13；

所述多光譜成像系統(tǒng)包括光源3、鏡頭4、濾光片輪5、多光譜成像單元6，所述多光譜成像單元6與鏡頭4連接，所述鏡頭4和光源3均置于冷藏室2內(nèi)頂部，鏡頭4下方設(shè)有濾光片輪5；所述濾光片輪5根據(jù)各種食物新鮮度檢測(cè)所需的特征波長旋轉(zhuǎn)采用相應(yīng)的濾光片，所述多光譜成像單元6用于采集食物在特征波長下的光譜圖像；

所述電控滑軌置于冷藏室2內(nèi)，包括上水平電控滑軌7、下水平電控滑軌8、左豎直電控滑軌9、右豎直電控滑軌10；其中上、下水平電控滑軌使食物存儲(chǔ)盒11能夠在水平移動(dòng)，左、右豎直電控滑軌使食物存儲(chǔ)盒11能夠作上下移動(dòng)；

所述食物存儲(chǔ)盒11分兩層安裝在上、下水平電控滑軌上，其中一層的食物存儲(chǔ)盒11數(shù)量比另一層多一個(gè)，以提供食物作位置移動(dòng)的空間；

所述濕度控制模塊12置于冷藏室2內(nèi)，用于在多光譜成像系統(tǒng)工作前調(diào)控冷藏室2的整體濕度，使多光譜成像系統(tǒng)的鏡頭不會(huì)有水霧，能對(duì)食物作正常清晰的成像檢測(cè)；

所述中央控制模塊15用于控制食物新鮮度成像檢測(cè)工作的定時(shí)開始，控制檢測(cè)過程中系統(tǒng)各模塊的協(xié)調(diào)工作以及信息交互；

所述通訊模塊16用于將光譜圖像信息及數(shù)據(jù)傳輸給主控計(jì)算機(jī)17，及接收主控計(jì)算機(jī)17傳輸回來的食物的種類、數(shù)量和新鮮度等信息；

所述主控計(jì)算機(jī)17用于接收冰箱的通訊模塊16傳輸?shù)母鞣N食物的光譜圖像信息，經(jīng)過處理分析后，將食物的種類、數(shù)量及其新鮮度等信息傳輸回冰箱的通訊模塊16；

所述觸屏顯示器14安裝連接在冷藏室2的箱門13外側(cè)，用于顯示通訊模塊16傳輸回來的不同食物存儲(chǔ)盒內(nèi)的食物種類、數(shù)量和新鮮度等信息，以此為用戶選擇食物、補(bǔ)充采購和處理腐敗食物提供參考信息。

進(jìn)一步地，所述食物存儲(chǔ)盒11左、右、后三個(gè)側(cè)面有與電控滑軌接觸的凹槽18，食物存儲(chǔ)盒11的三個(gè)凹槽18上有相互連接的接觸傳感器19，正常狀態(tài)下，食物存儲(chǔ)盒11的一個(gè)凹槽18與一條電控滑軌接觸，接觸傳感器19檢測(cè)到食物存儲(chǔ)盒11的另一個(gè)凹槽與另一條電控滑軌接觸時(shí)，原來接觸的凹槽18與電控滑軌將會(huì)脫離，使食物存儲(chǔ)盒11能夠在水平與豎直的移動(dòng)中相互變換。

進(jìn)一步地，所述食物存儲(chǔ)盒11在電控滑軌上的移動(dòng)方法可以采用傳送帶移動(dòng)、磁懸浮移動(dòng)或輪子移動(dòng)等方法。

進(jìn)一步地，所述主控計(jì)算機(jī)的處理分析方法如下：通過圖像識(shí)別得到食物種類，通過圖像處理計(jì)算得到的盒內(nèi)空白區(qū)域所占面積比例從而得到食物的數(shù)量，通過對(duì)食物光譜圖像的數(shù)據(jù)提取結(jié)合食物的新鮮度數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計(jì)得到食物的新鮮度。

本發(fā)明裝置的具體工作過程結(jié)合如下實(shí)施例作進(jìn)一步具體說明：

如圖5所示，本示例提供的裝置的上下兩層水平電控滑軌一共有8個(gè)供食物存儲(chǔ)盒移動(dòng)的位置(記為位置w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8)，正常狀態(tài)下，滑軌上的7個(gè)位置上都有1個(gè)食物存儲(chǔ)盒，其中位置8空缺，以提供食物存儲(chǔ)盒位移的空間。7個(gè)食物存儲(chǔ)盒分別裝有蘋果、胡蘿卜、白菜、西紅柿、豬肉、牛肉和羊肉。

裝置的中央控制模塊定時(shí)于每天上午6:00對(duì)冰箱冷藏室的所有食物存儲(chǔ)盒中的食物進(jìn)行每天一次的新鮮度檢測(cè)，首先多光譜成像系統(tǒng)開始上電，進(jìn)行光譜圖像采集工作。電控滑軌、食物存儲(chǔ)盒也開始上電工作，使在位置w4的食物存儲(chǔ)盒沿右豎直電控滑軌向下移動(dòng)至位置w8，在位置w3的食物存儲(chǔ)盒沿上水平電控滑軌向右移動(dòng)至位置w4，在位置w2的食物存儲(chǔ)盒沿上水平電控滑軌向右移動(dòng)至位置w3，在位置w1的食物存儲(chǔ)盒沿上水平電控滑軌向右移動(dòng)至位置w2，在位置w5的食物存儲(chǔ)盒沿左豎直電控滑軌向上移動(dòng)至位置w1，在位置w6的食物存儲(chǔ)盒沿下水平電控滑軌向左移動(dòng)至位置w5，在位置w7的食物存儲(chǔ)盒沿下水平電控滑軌向左移動(dòng)至位置w6，至此每個(gè)食物存儲(chǔ)盒進(jìn)行了1次位置運(yùn)動(dòng)，如此下去，每個(gè)一共進(jìn)行8次位置移動(dòng)，每個(gè)食物存儲(chǔ)盒都重新回到了原來的位置。每個(gè)食物存儲(chǔ)盒凹槽上的接觸傳感器檢測(cè)到食物存儲(chǔ)盒的另一個(gè)凹槽與另一條電控滑軌接觸時(shí)，原來接觸的凹槽與電控滑軌將會(huì)脫離，實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng)與豎直移動(dòng)的變換。這樣的位置平移變換運(yùn)動(dòng)連續(xù)進(jìn)行，可以使每個(gè)食物存儲(chǔ)盒都能經(jīng)過多光譜成像系統(tǒng)的鏡頭對(duì)應(yīng)的上層區(qū)域。

在食物存儲(chǔ)盒進(jìn)行一圈位置移動(dòng)的同時(shí)，每個(gè)導(dǎo)板上的食物存儲(chǔ)盒都被冰箱冷藏室頂層的多光譜成像系統(tǒng)以線掃描的方式采集光譜圖像。在每個(gè)食物存儲(chǔ)盒進(jìn)行光譜圖像采集的過程中，中央控制模塊會(huì)根據(jù)運(yùn)動(dòng)位置變動(dòng)情況以及食物存儲(chǔ)盒內(nèi)的食物種類匹配該食物新鮮度檢測(cè)所需的特征波長信息，并發(fā)送給多光譜成像系統(tǒng)。多光譜成像系統(tǒng)根據(jù)所需特征波長轉(zhuǎn)動(dòng)濾光片輪進(jìn)行對(duì)應(yīng)波長的光譜圖像采集。

采集的光譜圖像會(huì)由中央控制模塊經(jīng)過通訊模塊發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)在進(jìn)行圖像校正處理后，根據(jù)各種食物的光譜圖像匹配相應(yīng)的新鮮度數(shù)學(xué)模型，繪制光譜曲線，得出圖像各部分的食物新鮮度數(shù)值結(jié)果。主控計(jì)算機(jī)將標(biāo)有食物新鮮度數(shù)值結(jié)果的食物存儲(chǔ)盒內(nèi)的食物分布圖像，經(jīng)通訊模塊發(fā)給冰箱冷藏室門外側(cè)的觸屏顯示器。

用戶可以從冰箱冷藏室門外側(cè)的觸屏顯示器上的帶有新鮮度數(shù)值顯示的食物分布圖像看到今天食物的新鮮度情況，選擇合適的食物以及處理腐敗食物，并可以根據(jù)不同食物存儲(chǔ)盒內(nèi)的圖像中的空白區(qū)域情況判斷是否需要對(duì)量少或不夠新鮮的食物進(jìn)行采購補(bǔ)充。

本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方案實(shí)施本發(fā)明。因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)范圍。