一種用于農藥殘留檢測的裝置和檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于農藥殘留檢測的裝置和檢測方法，裝置包括農藥殘留速測卡、電源、裝置本體、溫度控制組件、攝像組件和控制器，溫度控制組件和攝像組件分別用于根據控制器的控制進行恒溫加熱及拍攝。檢測方法包括：①應用前述裝置分別得到待測物質提取液的參比圖像和沒有農藥殘留的物質提取液的標準圖像；②分別計算參比圖像特征區(qū)域和標準圖像特征區(qū)域的中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度；③然后對相應的色調，飽和度和亮度進行量化分級得到參比量化級數權重向量和標準量化級數權重向量，然后計算兩者之間的關聯(lián)度；④求平均關聯(lián)度，平均關聯(lián)度越接近1則農藥殘留越少，否則越多。該方法簡化操作過程，實現準確、快速的農藥殘留檢測。
【專利說明】一種用于農藥殘留檢測的裝置和檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢測裝置，具體指一種用于農藥殘留檢測的裝置和檢測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著食品安全問題在國內受到越來越多的重視，果蔬中農藥殘留問題也得到了極 大的關注。水果、蔬菜中主要是有機磷類和氨基甲酸酯類這兩大類用量較大、毒性較高的殺 蟲劑殘留。國家標準《GB/T5009. 199-2003蔬菜中有機磷和氨基酸脂類農藥殘留量的快速 檢測速測卡法》制定了采用農藥高度敏感的膽堿酯酶和顯色劑做成的酶試紙農藥殘留速測 卡根據膽堿酯酶抑制率來測定果蔬中有機磷和氨基甲酯殘留量的方法。該方法主要是根 據農藥殘留速測卡的顯色與空白卡對比，判斷其是藍色（代表酯酶抑制率低，農藥殘留極 少）、淺藍色（代表有少量農藥殘留）還是白色（代表酶抑制率高，農藥殘留極大），然而目 前判斷農藥殘留速測卡顏色的方法目前主要有：人工視覺主觀地判斷和色譜分析，其中，人 工視覺主觀地判斷誤差較大；而色譜分析方法，雖然可以保證判斷的精確性，但操作過程復 雜，檢測周期長。
【發(fā)明內容】
[0003] 針對現有技術存在的上述問題，本發(fā)明的一個目的是：提供一種能夠用于快速檢 測農藥殘留的裝置，該裝置應用農藥殘留速測卡進行農藥殘留檢測，能夠提供快速、準確的 檢測條件及數字量化檢測結果。
[0004] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種應用上述裝置進行農藥殘留檢測的方法。
[0005] 為實現上述第一個目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種用于農藥殘留檢測的裝 置，包括農藥殘留速測卡、電源、裝置本體、溫度控制組件、攝像組件、控制器和圖像處理分 析模塊；所述裝置本體包括上蓋體和下蓋體，下蓋體上具有加熱區(qū)域；所述上蓋體和下蓋 體橫向的邊緣可轉動連接；所述溫度控制組件包括加熱體、測溫件和控溫件；所述加熱體 設置在下蓋體內，用于為加熱區(qū)域加熱；所述測溫件的檢測端設置在加熱體上，測溫件的數 據輸出端與控制器連接；所述控溫件的控制命令輸入端與控制器的溫度控制命令輸出端連 接，控溫件的控制命令輸出端與加熱體的命令接收端連接；所述攝像組件包括圖像采集器 和計時器；所述圖像采集器的采集信號輸入端與控制器的采集控制信號輸出端連接，圖像 采集器的圖像采集端對著加熱區(qū)域；所述計時器的計時信號輸入端與控制器的計時控制信 號輸出端連接，計時器的計時信號輸出端與控制器的計時控制信號輸出端連接；所述電源 分別為溫度控制組件、攝像組件和控制器供電；所述圖像處理分析模塊用于選出農藥殘留 速測卡上的顯色區(qū)域不再發(fā)生變色時的圖像作為參比圖像，然后對該參比圖像與標準圖像 對應的位于顯色區(qū)域內的特征區(qū)域進行比較計算，判斷出農藥殘留程度。
[0006] 作為優(yōu)化，還包括顯示屏，所述顯示屏設置上蓋體上，顯示屏的顯示信號輸入端與 圖像采集器的信號輸出端連接，所述電源為顯示屏供電。
[0007] 為實現第二個目的，本發(fā)明采用如下技術方案：采用利用上述裝置進行檢測，具體 步驟如下：
[0008]S1 :在農藥殘留速測卡上選擇定位點，通過定位點確定顯色區(qū)域，然后在顯色區(qū)域 內選取特征點，一個特征點即為一個特征區(qū)域；制備待測物質提取液，在農藥殘留速測卡的 特定區(qū)域上沾取待測物質提取液；設定上述裝置的溫度，開啟該裝置；然后選取農藥殘留 速測卡上顯色區(qū)域不再發(fā)生變色時的圖像作為參比圖像；
[0009]S2:更換農藥殘留速測卡，將更換后的農藥殘留速測卡的中心部分作為特征區(qū)域， 在該特征區(qū)域沾取不含有農藥殘留的物質提取液，將上述裝置的溫度設定為與步驟S1中 相同的溫度，然后選取該農藥殘留速測卡上特征區(qū)域不再發(fā)生變色時的圖像作為標準圖 像；
[0010]S3 :所述S1中的農藥殘留速測卡的特定區(qū)域在參比圖像中對應的為參比圖像特 征區(qū)域，計算每個參比圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色特征值和藍色特征 值；
[0011] 所述S2中的更換后的農藥殘留速測卡上特定區(qū)域在標準圖像中對應的為標準圖 像特征區(qū)域，計算標準圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色特征值、藍色特征 值；
[0012]S4 :根據步驟S3計算的所有參比圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色 特征值和藍色特征值，計算參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度；
[0013] 根據步驟S3計算的標準圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色特征值 和藍色特征值，計算標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度；
[0014]S5 :對步驟S4中所有參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度 進行量化分級，再根據所有參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度進 行量化分級得到對應的參比圖像特征區(qū)域的參比量化級數權重向量；
[0015] 對步驟S4中標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度進行量 化分級，再根據標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度進行量化分級 得到標準圖像特征區(qū)域的標準量化級數權重向量；
[0016]S6:分別計算每個參比圖像特征區(qū)域的參比量化級數權重向量與標準圖像特征區(qū) 域的標準量化級數權重向量的關聯(lián)系數，對求得的所有關聯(lián)系數求平均得每個參比圖像特 征區(qū)域與標準圖像特征區(qū)域的對應的關聯(lián)度；
[0017]S7:判斷待測物質中農藥殘留度，對所有關聯(lián)度求平均得到平均關聯(lián)度，如果該平 均關聯(lián)度越接近于1則認為農藥殘留越少，相反則認為農藥殘留越多。
[0018] 作為優(yōu)化，所述步驟S5中得到參比圖像特征區(qū)域的參比量化級數權重向量和標 準圖像特征區(qū)域的標準量化級數權重向量的方法如下：
[0019]S4a:將參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調和標準圖像特征區(qū)域中每個 像素點對應的色調均分為3級，如式（4)，參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的飽和度和 亮度以及標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的飽和度和亮度均分為4級，如式（5):
[0020]
【權利要求】
1. 一種用于農藥殘留檢測的裝置，其特征在于：包括農藥殘留速測卡、電源、裝置本 體、溫度控制組件、攝像組件、控制器和圖像處理分析模塊； 所述裝置本體包括上蓋體和下蓋體，下蓋體上具有加熱區(qū)域； 所述上蓋體和下蓋體橫向的邊緣可轉動連接； 所述溫度控制組件包括加熱體、測溫件和控溫件；所述加熱體設置在下蓋體內，用于為 加熱區(qū)域加熱；所述測溫件的檢測端設置在加熱體上，測溫件的數據輸出端與控制器連接； 所述控溫件的控制命令輸入端與控制器的溫度控制命令輸出端連接，控溫件的控制命令輸 出端與加熱體的命令接收端連接； 所述攝像組件包括圖像采集器和計時器；所述圖像采集器的采集信號輸入端與控制器 的采集控制信號輸出端連接，圖像采集器的圖像采集端對著加熱區(qū)域；所述計時器的計時 信號輸入端與控制器的計時控制信號輸出端連接，計時器的計時信號輸出端與控制器的計 時控制信號輸出端連接； 所述電源分別為溫度控制組件、攝像組件和控制器供電； 所述圖像處理分析模塊用于選出農藥殘留速測卡上的顯色區(qū)域不再發(fā)生變色時的圖 像作為參比圖像，然后對該參比圖像與標準圖像對應的位于顯色區(qū)域內的特征區(qū)域進行比 較計算，判斷出農藥殘留程度。
2. 如權利要求1所述的用于農藥殘留檢測的裝置，其特征在于：還包括顯示屏，所述顯 示屏設置上蓋體上，顯示屏的顯示信號輸入端與圖像采集器的信號輸出端連接，所述電源 為顯示屏供電。
3. -種農藥殘留檢測方法，其特征在于：采用利用權利要求1或2所述的裝置進行檢 測，具體步驟如下： Sl:在農藥殘留速測卡上選擇定位點，通過定位點確定顯色區(qū)域，然后在顯色區(qū)域內選 取特征點，一個特征點即為一個特征區(qū)域；制備待測物質提取液，在農藥殘留速測卡的特定 區(qū)域上沾取待測物質提取液；設定權利要求1或2所述的裝置的溫度，開啟該裝置；然后選 取農藥殘留速測卡上顯色區(qū)域不再發(fā)生變色時的圖像作為參比圖像； S2:更換農藥殘留速測卡，將更換后的農藥殘留速測卡的中心部分作為特征區(qū)域，在該 特征區(qū)域沾取不含有農藥殘留的物質提取液，將權利要求1或2所述的裝置的溫度設定為 與步驟Sl中相同的溫度，然后選取該農藥殘留速測卡上特征區(qū)域不再發(fā)生變色時的圖像 作為標準圖像； 53 :所述Sl中的農藥殘留速測卡的特定區(qū)域在參比圖像中對應的為參比圖像特征區(qū) 域，計算每個參比圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色特征值和藍色特征值； 所述S2中的更換后的農藥殘留速測卡上特定區(qū)域在標準圖像中對應的為標準圖像特 征區(qū)域，計算標準圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色特征值、藍色特征值； 54 :根據步驟S3計算的所有參比圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色特征 值和藍色特征值，計算參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度； 根據步驟S3計算的標準圖像特征區(qū)域中每個像素點的紅色特征值、綠色特征值和藍 色特征值，計算標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度； 55 :對步驟S4中所有參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度進行 量化分級，再根據所有參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度進行量 化分級得到對應的參比圖像特征區(qū)域的參比量化級數權重向量； 對步驟S4中標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度進行量化分 級，再根據標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調，飽和度和亮度進行量化分級得到 標準圖像特征區(qū)域的標準量化級數權重向量； S6:分別計算每個參比圖像特征區(qū)域的參比量化級數權重向量與標準圖像特征區(qū)域的 標準量化級數權重向量的關聯(lián)系數，對求得的所有關聯(lián)系數求平均得每個參比圖像特征區(qū) 域與標準圖像特征區(qū)域的對應的關聯(lián)度； S7 :判斷待測物質中農藥殘留度，對所有關聯(lián)度求平均得到平均關聯(lián)度，如果該平均關 聯(lián)度越接近于1則認為農藥殘留越少，相反則認為農藥殘留越多。
4.如權利要求3所述的農藥殘留檢測方法，其特征在于：所述步驟S5中得到參比圖像 特征區(qū)域的參比量化級數權重向量和標準圖像特征區(qū)域的標準量化級數權重向量的方法 如下： S4a:將參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的色調和標準圖像特征區(qū)域中每個像素 點對應的色調均分為3級，如式（4)，參比圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的飽和度和亮度 以及標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應的飽和度和亮度均分為4級，如式（5):
其中，h表示參比圖像特征區(qū)域中每個像素點和標準圖像特征區(qū)域中每個像素點對應 的色調的量化級數，s表示參比圖像特征區(qū)域中每個像素點和標準圖像特征區(qū)域中每個像 素點對應的飽和度的量化級數，V表示參比圖像特征區(qū)域中每個像素點和標準圖像特征區(qū) 域中每個像素點對應的亮度的量化級數； S4b:根據式（4)和（5)，將整個空間分成48個子空間，用L表示， L=hQsQv+sQs+v= 16h+4s+v (6)； 其中，Qs =Qv = 4,Le[〇, 47]; 統(tǒng)計每個參比圖像特征區(qū)域中所有像素點的量化級數所占的比重，得到所有參比圖像 特征區(qū)域對應的參比量化級數權重向量X，如式（7)，統(tǒng)計標準圖像特征區(qū)域中所有像素點 的量化級數所占的比重，得到標準圖像特征區(qū)域的標準量化級數權重向量Γ，如式（8):
其中Xi,i= 1，2,…，M，表示第i個參比圖像特征區(qū)域的參比量化級數權重向量，Xi,j，j= 0, 1，…，L，表示第i個參比圖像特征區(qū)域的參比量化級數權重向量中第j個量化級數 所占的權重； X' = [X' 〇X'I...X' j...X' 47] (8)； 其中fj表示標準圖像特征區(qū)域的標準量化級數權重向量中第j個量化級數所占的 權重。
5. 如權利要求4所述的所述的農藥殘留檢測方法，其特征在于：所述步驟S6中每個參 比圖像特征區(qū)域與標準圖像特征區(qū)域對應的關聯(lián)度計算具體如下： S5a:根據式（9)依次計算所有參比圖像特征區(qū)域對應的參比量化級數權重向量X與標 準圖像特征區(qū)域的標準量化級數權重向量Xi的關聯(lián)系數：
其中，表示第i個參比圖像特征區(qū)域對應的參比量化級數權重向量與標準圖像特征 區(qū)域的標準量化級數權重向量Γ的關聯(lián)系數； S5 :將步驟S5a得到所有關聯(lián)系數通過加權平均的得到每個參比圖像特征區(qū)域與標準 圖像特征區(qū)域對應的關聯(lián)度。
6. 如權利要求5所述的所述的農藥殘留檢測方法，其特征在于：所述步驟S7中判斷待 測物質提取液中農藥殘留度的方法具體如下： S6a:設定關聯(lián)度閥值，將所有關聯(lián)度分別與關聯(lián)度閥值進行比較，小于該關聯(lián)度閥值 的分為一類，大于或等于該關聯(lián)度閥值的分為另一類，將兩類中關聯(lián)度數量少的一類作為 無效關聯(lián)度，而將關聯(lián)度數量多的一類作為有效關聯(lián)度； S6b:將所有有效關聯(lián)度進行加權平均，得到平均關聯(lián)度，平均關聯(lián)度越接近于1則認 為農藥殘留越少，相反則認為農藥殘留越多。
【文檔編號】G01N21/78GK104458736SQ201410834974
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月29日 優(yōu)先權日:2014年12月29日
【發(fā)明者】肖國專, 董宇 申請人:廈門安東電子有限公司