水果组织的光学描述与光传输规律研究
发布时间：2021-09-07 09:56
随着人类生活水平的提高,人们对水果的品质要求更加严格,水果品质的无损检测与分级也越来越受到重视。常用的无损检测技术有近红外光谱法,高光谱成像法,介电特性法等,这些方法虽然已经取得了较好的成果,但是基于这些方法的无损检测装置还处于研究的初级阶段,很多地方不太成熟,光学检测技术以其快速、高效的特点倍受青睐。因此,本文以苹果为例,测量水果的果皮和果肉的吸收系数,约散射系数,折射率等基本光学参数,建立逼真的双层（果皮-果肉）水果组织三维模型,利用蒙特卡罗法模拟了808 nm波长下光在水果组织中传输的光学特性,揭示了光子入射方向、水果果皮厚度对光在水果组织中的传输特性如光子分布情况、光子到达深度、光子的漫反射漫透射率以及检测灵敏度等,建立了水果组织穿透深度,检测灵敏度与果皮厚度之间的数学模型。为水果的品质检测与分级,不同类型水果的分类设计更有效的光学检测装置（如光源的强度、检测器的大小以及位置等）提供了理论基础。下面就对本文的主要内容和实验结论做简要总结。研究内容:（1）水果组织参数的测量。用自动阿贝折射仪测量水果组织折射率,根据单积分球法（Single-Integrating-Sphere m...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究的目的与意义
1.2 水果组织光学的描述
1.2.1 辐射传输理论
1.2.2 漫射近似理论
1.3 国内外研究现状
1.4 主要研究内容
1.5 课题的来源
2 水果组织光学特性参数的测量
2.1 折射率的测量
2.2 吸收系数和约散射系数的测量
2.2.1 测量原理
2.2.2 样品的制备
2.2.3 光学特性参数装置的搭建及测量步骤
2.2.4 数据处理与分析
3 光在水果组织中传播的Monte Carlo模拟
3.1 蒙特卡罗模拟的过程
3.1.1 光子的发射
3.1.2 光子的步长与吸收
3.1.3 光子的散射
3.1.4 边界的反射和透射
3.1.5 光子的移动
3.1.6 光子的终止
3.2 水果模型的建立
4 三维蒙特卡罗模拟过程的设计与实现
4.1 蒙特卡罗模拟程序的流程
4.2 关键技术的实现
4.2.1 模型的生成
4.2.2 光子位置的更新
4.3 蒙特卡罗模拟软件
5 光在苹果组织中光传输特性的研究
5.1 光在水果组织中的能量分布
5.2 光子传播的深度与广度的分析
5.3 入射方向对水果组织光学特性的影响
5.3.1 初始入射方向对光子能量分布的影响
5.3.2 初始入射方向对吸收峰值的影响
5.3.3 初始入射方向对深度的影响
5.3.4 初始入射方向对漫反射漫透射的影响
5.3.5 初始入射方向对检测灵敏度的影响
5.4 果皮厚度对水果组织光学特性的影响
5.4.1 果皮厚度对水果组织内部光能量分布的影响
5.4.2 果皮厚度对水果组织漫反射漫透射率的影响
5.4.3 果皮厚度对水果组织穿透深度的影响
5.4.4 果皮厚度对检测灵敏度的影响
6 总结与展望
6.1 本研究的主要内容与结论
6.2 本研究的发展前景及下一步工作
参考文献
已发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体材料折射率测试方法概述[J]. 张凌,高孔,何群秋,杨诗雅. 计量与测试技术. 2015(10)
[2]高光谱成像技术在水果无损检测中的应用[J]. 刘燕德,邓清. 农机化研究. 2015(07)
[3]光在柑橘组织中的入射深度和分布情况初探[J]. 吴晨凯,张亮,沈黄通,傅霞萍. 光谱学与光谱分析. 2014(03)
[4]光在苹果组织中传输的光谱特性[J]. 孙腾飞,张腾腾,郑田甜,曹增辉,张骏. 光谱学与光谱分析. 2013(11)
[5]基于高光谱成像技术的水果品质无损检测[J]. 孙梅,付妍,徐冉冉,赵勇,陈兴海. 食品科学技术学报. 2013(02)
[6]农畜产品品质安全光学无损检测技术的进展和趋势[J]. 彭彦昆,张雷蕾. 食品安全质量检测学报. 2012(06)
[7]近红外技术在果品品质无损检测中的研究进展[J]. 李光辉,任亚梅. 食品研究与开发. 2012(10)
[8]深度分辨漫反射测量光纤探头设计及特性[J]. 李晨曦,赵会娟,郑家祥,徐可欣. 光学学报. 2012(07)
[9]近红外光谱分析技术在我国大宗水果品质无损检测中的应用研究进展[J]. 苏东林,李高阳,何建新,张菊华,刘伟,朱向荣,单杨. 食品工业科技. 2012(06)
[10]半无限大生物组织中光子分布规律的研究[J]. 徐朝辉,耿文波. 应用激光. 2012(01)
博士论文
[1]生物组织中混合光传输模型及其光学三维成像方法[D]. 杨德富.西安电子科技大学 2015
[2]基于近红外光谱及成像的苹果品质无损检测方法和装置研究[D]. 郭志明.中国农业大学 2015
[3]麒麟瓜内部品质在线无损检测技术的实验研究[D]. 介邓飞.浙江大学 2014
[4]基于核磁共振成像的梨果品质无损检测方法研究[D]. 周水琴.浙江大学 2013
[5]水果内部品质可见/近红外光谱无损检测方法的实验研究[D]. 傅霞萍.浙江大学 2008
[6]水果内部品质可见/近红外光谱实时无损检测关键技术研究[D]. 陆辉山.浙江大学 2006
[7]生物组织化学成分无创分光检测基本传感理论的研究[D]. 谌雅琴.天津大学 2005
[8]生物组织的光学描述与光传输规律研究[D]. 来建成.南京理工大学 2005
[9]生物组织中的光传输及生物组织光学特性参数测量的研究[D]. 许棠.南开大学 2004
硕士论文
[1]用于水果组织光传输特性检测的单积分球系统研制及应用[D]. 方振欢.浙江大学 2015
[2]生物组织中的光传输及光源定位研究[D]. 全清华.哈尔滨工业大学 2010
[3]光在生物组织中传播的蒙特卡罗研究[D]. 高迪.山东大学 2010
[4]生物组织中光能量传输与分布的蒙特卡罗研究[D]. 任晓楠.山东大学 2009
[5]用于重构宫颈组织光学参数的频域逆蒙特卡罗模拟的研究[D]. 王召霞.天津大学 2007
[6]生物组织中光传输特性及光热效应研究[D]. 杨林.湖南师范大学 2007
[7]生物组织等效散射颗粒模型及其对光传输的影响[D]. 陆红艳.南京理工大学 2005
[8]基于声学特性的西瓜品质无损检测方法研究[D]. 吕飞玲.浙江大学 2003
[9]激光与生物组织作用特性及热效应研究[D]. 潘先波.昆明理工大学 2001
本文编号：3389341
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究的目的与意义
1.2 水果组织光学的描述
1.2.1 辐射传输理论
1.2.2 漫射近似理论
1.3 国内外研究现状
1.4 主要研究内容
1.5 课题的来源
2 水果组织光学特性参数的测量
2.1 折射率的测量
2.2 吸收系数和约散射系数的测量
2.2.1 测量原理
2.2.2 样品的制备
2.2.3 光学特性参数装置的搭建及测量步骤
2.2.4 数据处理与分析
3 光在水果组织中传播的Monte Carlo模拟
3.1 蒙特卡罗模拟的过程
3.1.1 光子的发射
3.1.2 光子的步长与吸收
3.1.3 光子的散射
3.1.4 边界的反射和透射
3.1.5 光子的移动
3.1.6 光子的终止
3.2 水果模型的建立
4 三维蒙特卡罗模拟过程的设计与实现
4.1 蒙特卡罗模拟程序的流程
4.2 关键技术的实现
4.2.1 模型的生成
4.2.2 光子位置的更新
4.3 蒙特卡罗模拟软件
5 光在苹果组织中光传输特性的研究
5.1 光在水果组织中的能量分布
5.2 光子传播的深度与广度的分析
5.3 入射方向对水果组织光学特性的影响
5.3.1 初始入射方向对光子能量分布的影响
5.3.2 初始入射方向对吸收峰值的影响
5.3.3 初始入射方向对深度的影响
5.3.4 初始入射方向对漫反射漫透射的影响
5.3.5 初始入射方向对检测灵敏度的影响
5.4 果皮厚度对水果组织光学特性的影响
5.4.1 果皮厚度对水果组织内部光能量分布的影响
5.4.2 果皮厚度对水果组织漫反射漫透射率的影响
5.4.3 果皮厚度对水果组织穿透深度的影响
5.4.4 果皮厚度对检测灵敏度的影响
6 总结与展望
6.1 本研究的主要内容与结论
6.2 本研究的发展前景及下一步工作
参考文献
已发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体材料折射率测试方法概述[J]. 张凌,高孔,何群秋,杨诗雅. 计量与测试技术. 2015(10)
[2]高光谱成像技术在水果无损检测中的应用[J]. 刘燕德,邓清. 农机化研究. 2015(07)
[3]光在柑橘组织中的入射深度和分布情况初探[J]. 吴晨凯,张亮,沈黄通,傅霞萍. 光谱学与光谱分析. 2014(03)
[4]光在苹果组织中传输的光谱特性[J]. 孙腾飞,张腾腾,郑田甜,曹增辉,张骏. 光谱学与光谱分析. 2013(11)
[5]基于高光谱成像技术的水果品质无损检测[J]. 孙梅,付妍,徐冉冉,赵勇,陈兴海. 食品科学技术学报. 2013(02)
[6]农畜产品品质安全光学无损检测技术的进展和趋势[J]. 彭彦昆,张雷蕾. 食品安全质量检测学报. 2012(06)
[7]近红外技术在果品品质无损检测中的研究进展[J]. 李光辉,任亚梅. 食品研究与开发. 2012(10)
[8]深度分辨漫反射测量光纤探头设计及特性[J]. 李晨曦,赵会娟,郑家祥,徐可欣. 光学学报. 2012(07)
[9]近红外光谱分析技术在我国大宗水果品质无损检测中的应用研究进展[J]. 苏东林,李高阳,何建新,张菊华,刘伟,朱向荣,单杨. 食品工业科技. 2012(06)
[10]半无限大生物组织中光子分布规律的研究[J]. 徐朝辉,耿文波. 应用激光. 2012(01)
博士论文
[1]生物组织中混合光传输模型及其光学三维成像方法[D]. 杨德富.西安电子科技大学 2015
[2]基于近红外光谱及成像的苹果品质无损检测方法和装置研究[D]. 郭志明.中国农业大学 2015
[3]麒麟瓜内部品质在线无损检测技术的实验研究[D]. 介邓飞.浙江大学 2014
[4]基于核磁共振成像的梨果品质无损检测方法研究[D]. 周水琴.浙江大学 2013
[5]水果内部品质可见/近红外光谱无损检测方法的实验研究[D]. 傅霞萍.浙江大学 2008
[6]水果内部品质可见/近红外光谱实时无损检测关键技术研究[D]. 陆辉山.浙江大学 2006
[7]生物组织化学成分无创分光检测基本传感理论的研究[D]. 谌雅琴.天津大学 2005
[8]生物组织的光学描述与光传输规律研究[D]. 来建成.南京理工大学 2005
[9]生物组织中的光传输及生物组织光学特性参数测量的研究[D]. 许棠.南开大学 2004
硕士论文
[1]用于水果组织光传输特性检测的单积分球系统研制及应用[D]. 方振欢.浙江大学 2015
[2]生物组织中的光传输及光源定位研究[D]. 全清华.哈尔滨工业大学 2010
[3]光在生物组织中传播的蒙特卡罗研究[D]. 高迪.山东大学 2010
[4]生物组织中光能量传输与分布的蒙特卡罗研究[D]. 任晓楠.山东大学 2009
[5]用于重构宫颈组织光学参数的频域逆蒙特卡罗模拟的研究[D]. 王召霞.天津大学 2007
[6]生物组织中光传输特性及光热效应研究[D]. 杨林.湖南师范大学 2007
[7]生物组织等效散射颗粒模型及其对光传输的影响[D]. 陆红艳.南京理工大学 2005
[8]基于声学特性的西瓜品质无损检测方法研究[D]. 吕飞玲.浙江大学 2003
[9]激光与生物组织作用特性及热效应研究[D]. 潘先波.昆明理工大学 2001
本文编号：3389341
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