水果組織的光學(xué)描述與光傳輸規(guī)律研究.pdf

1、隨著人類生活水平的提高，人們對(duì)水果的品質(zhì)要求更加嚴(yán)格，水果品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)與分級(jí)也越來(lái)越受到重視。常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有近紅外光譜法，高光譜成像法，介電特性法等，這些方法雖然已經(jīng)取得了較好的成果，但是基于這些方法的無(wú)損檢測(cè)裝置還處于研究的初級(jí)階段，很多地方不太成熟，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)以其快速、高效的特點(diǎn)倍受青睞。因此，本文以蘋果為例，測(cè)量水果的果皮和果肉的吸收系數(shù)，約散射系數(shù)，折射率等基本光學(xué)參數(shù)，建立逼真的雙層（果皮-果肉）水果組織三維模型，利

2、用蒙特卡羅法模擬了808 nm波長(zhǎng)下光在水果組織中傳輸?shù)墓鈱W(xué)特性，揭示了光子入射方向、水果果皮厚度對(duì)光在水果組織中的傳輸特性如光子分布情況、光子到達(dá)深度、光子的漫反射漫透射率以及檢測(cè)靈敏度等，建立了水果組織穿透深度，檢測(cè)靈敏度與果皮厚度之間的數(shù)學(xué)模型。為水果的品質(zhì)檢測(cè)與分級(jí)，不同類型水果的分類設(shè)計(jì)更有效的光學(xué)檢測(cè)裝置（如光源的強(qiáng)度、檢測(cè)器的大小以及位置等）提供了理論基礎(chǔ)。下面就對(duì)本文的主要內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)論做簡(jiǎn)要總結(jié)。
　　研究?jī)?nèi)容:

3、
　　(1)水果組織參數(shù)的測(cè)量。用自動(dòng)阿貝折射儀測(cè)量水果組織折射率，根據(jù)單積分球法（簡(jiǎn)稱SISD）加反向倍增法（簡(jiǎn)稱IAD法）的原理搭建測(cè)量水果果皮組織和果肉組織的吸收系數(shù)和約散射系數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)中獲得的水果果皮組織、果肉組織的漫反射和漫透射各100組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出水果果皮組織、果肉組織的吸收系數(shù)和約散射系數(shù)。
　　(2)介紹蒙特卡羅模擬的全過(guò)程，包括光子的發(fā)射，步長(zhǎng)的生成，散射方向的確定，邊界的分析以及終止的處

4、理等方法。建立雙層（果皮-果肉）三維水果組織模型，分析蒙特卡羅模擬代碼的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，編碼中需要解決的主要技術(shù)，介紹蒙特卡羅模擬軟件主要功能。
　　(3)模擬光在水果組織中傳播的過(guò)程，深入研究光子入射方向和水果果皮厚度對(duì)光子在組織內(nèi)的分布情況，光子到達(dá)的深度，光子的漫反射漫透射率，檢測(cè)靈敏度的影響，建立光子的穿透深度，檢測(cè)靈敏度與水果果皮厚度之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。
　　研究表明，測(cè)量水果組織光學(xué)特性基本參數(shù)時(shí)，2mm是水果果肉組織