一种用于农药残留检测的装置和检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于农药残留检测的装置和检测方法，装置包括农药残留速测卡、电源、装置本体、温度控制组件、摄像组件和控制器，温度控制组件和摄像组件分别用于根据控制器的控制进行恒温加热及拍摄。检测方法包括：①应用前述装置分别得到待测物质提取液的参比图像和没有农药残留的物质提取液的标准图像；②分别计算参比图像特征区域和标准图像特征区域的中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度；③然后对相应的色调，饱和度和亮度进行量化分级得到参比量化级数权重向量和标准量化级数权重向量，然后计算两者之间的关联度；④求平均关联度，平均关联度越接近1则农药残留越少，否则越多。该方法简化操作过程，实现准确、快速的农药残留检测。
【专利说明】一种用于农药残留检测的装置和检测方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测装置，具体指一种用于农药残留检测的装置和检测方法。

【背景技术】
[0002] 随着食品安全问题在国内受到越来越多的重视，果蔬中农药残留问题也得到了极 大的关注。水果、蔬菜中主要是有机磷类和氨基甲酸酯类这两大类用量较大、毒性较高的杀 虫剂残留。国家标准《GB/T5009. 199-2003蔬菜中有机磷和氨基酸脂类农药残留量的快速 检测速测卡法》制定了采用农药高度敏感的胆碱酯酶和显色剂做成的酶试纸农药残留速测 卡根据胆碱酯酶抑制率来测定果蔬中有机磷和氨基甲酯残留量的方法。该方法主要是根 据农药残留速测卡的显色与空白卡对比，判断其是蓝色（代表酯酶抑制率低，农药残留极 少）、浅蓝色（代表有少量农药残留）还是白色（代表酶抑制率高，农药残留极大），然而目 前判断农药残留速测卡颜色的方法目前主要有：人工视觉主观地判断和色谱分析，其中，人 工视觉主观地判断误差较大；而色谱分析方法，虽然可以保证判断的精确性，但操作过程复 杂，检测周期长。


【发明内容】

[0003] 针对现有技术存在的上述问题，本发明的一个目的是：提供一种能够用于快速检 测农药残留的装置，该装置应用农药残留速测卡进行农药残留检测，能够提供快速、准确的 检测条件及数字量化检测结果。
[0004] 本发明的另一个目的是提供一种应用上述装置进行农药残留检测的方法。
[0005] 为实现上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种用于农药残留检测的装 置，包括农药残留速测卡、电源、装置本体、温度控制组件、摄像组件、控制器和图像处理分 析模块；所述装置本体包括上盖体和下盖体，下盖体上具有加热区域；所述上盖体和下盖 体横向的边缘可转动连接；所述温度控制组件包括加热体、测温件和控温件；所述加热体 设置在下盖体内，用于为加热区域加热；所述测温件的检测端设置在加热体上，测温件的数 据输出端与控制器连接；所述控温件的控制命令输入端与控制器的温度控制命令输出端连 接，控温件的控制命令输出端与加热体的命令接收端连接；所述摄像组件包括图像采集器 和计时器；所述图像采集器的采集信号输入端与控制器的采集控制信号输出端连接，图像 采集器的图像采集端对着加热区域；所述计时器的计时信号输入端与控制器的计时控制信 号输出端连接，计时器的计时信号输出端与控制器的计时控制信号输出端连接；所述电源 分别为温度控制组件、摄像组件和控制器供电；所述图像处理分析模块用于选出农药残留 速测卡上的显色区域不再发生变色时的图像作为参比图像，然后对该参比图像与标准图像 对应的位于显色区域内的特征区域进行比较计算，判断出农药残留程度。
[0006] 作为优化，还包括显示屏，所述显示屏设置上盖体上，显示屏的显示信号输入端与 图像采集器的信号输出端连接，所述电源为显示屏供电。
[0007] 为实现第二个目的，本发明采用如下技术方案：采用利用上述装置进行检测，具体 步骤如下：
[0008]S1 :在农药残留速测卡上选择定位点，通过定位点确定显色区域，然后在显色区域 内选取特征点，一个特征点即为一个特征区域；制备待测物质提取液，在农药残留速测卡的 特定区域上沾取待测物质提取液；设定上述装置的温度，开启该装置；然后选取农药残留 速测卡上显色区域不再发生变色时的图像作为参比图像；
[0009]S2:更换农药残留速测卡，将更换后的农药残留速测卡的中心部分作为特征区域， 在该特征区域沾取不含有农药残留的物质提取液，将上述装置的温度设定为与步骤S1中 相同的温度，然后选取该农药残留速测卡上特征区域不再发生变色时的图像作为标准图 像；
[0010]S3 :所述S1中的农药残留速测卡的特定区域在参比图像中对应的为参比图像特 征区域，计算每个参比图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色特征值和蓝色特征 值；
[0011] 所述S2中的更换后的农药残留速测卡上特定区域在标准图像中对应的为标准图 像特征区域，计算标准图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色特征值、蓝色特征 值；
[0012]S4 :根据步骤S3计算的所有参比图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色 特征值和蓝色特征值，计算参比图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度；
[0013] 根据步骤S3计算的标准图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色特征值 和蓝色特征值，计算标准图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度；
[0014]S5 :对步骤S4中所有参比图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度 进行量化分级，再根据所有参比图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度进 行量化分级得到对应的参比图像特征区域的参比量化级数权重向量；
[0015] 对步骤S4中标准图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度进行量 化分级，再根据标准图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度进行量化分级 得到标准图像特征区域的标准量化级数权重向量；
[0016]S6:分别计算每个参比图像特征区域的参比量化级数权重向量与标准图像特征区 域的标准量化级数权重向量的关联系数，对求得的所有关联系数求平均得每个参比图像特 征区域与标准图像特征区域的对应的关联度；
[0017]S7:判断待测物质中农药残留度，对所有关联度求平均得到平均关联度，如果该平 均关联度越接近于1则认为农药残留越少，相反则认为农药残留越多。
[0018] 作为优化，所述步骤S5中得到参比图像特征区域的参比量化级数权重向量和标 准图像特征区域的标准量化级数权重向量的方法如下：
[0019]S4a:将参比图像特征区域中每个像素点对应的色调和标准图像特征区域中每个 像素点对应的色调均分为3级，如式（4)，参比图像特征区域中每个像素点对应的饱和度和 亮度以及标准图像特征区域中每个像素点对应的饱和度和亮度均分为4级，如式（5):
[0020]

【权利要求】
1. 一种用于农药残留检测的装置，其特征在于：包括农药残留速测卡、电源、装置本 体、温度控制组件、摄像组件、控制器和图像处理分析模块； 所述装置本体包括上盖体和下盖体，下盖体上具有加热区域； 所述上盖体和下盖体横向的边缘可转动连接； 所述温度控制组件包括加热体、测温件和控温件；所述加热体设置在下盖体内，用于为 加热区域加热；所述测温件的检测端设置在加热体上，测温件的数据输出端与控制器连接； 所述控温件的控制命令输入端与控制器的温度控制命令输出端连接，控温件的控制命令输 出端与加热体的命令接收端连接； 所述摄像组件包括图像采集器和计时器；所述图像采集器的采集信号输入端与控制器 的采集控制信号输出端连接，图像采集器的图像采集端对着加热区域；所述计时器的计时 信号输入端与控制器的计时控制信号输出端连接，计时器的计时信号输出端与控制器的计 时控制信号输出端连接； 所述电源分别为温度控制组件、摄像组件和控制器供电； 所述图像处理分析模块用于选出农药残留速测卡上的显色区域不再发生变色时的图 像作为参比图像，然后对该参比图像与标准图像对应的位于显色区域内的特征区域进行比 较计算，判断出农药残留程度。
2. 如权利要求1所述的用于农药残留检测的装置，其特征在于：还包括显示屏，所述显 示屏设置上盖体上，显示屏的显示信号输入端与图像采集器的信号输出端连接，所述电源 为显示屏供电。
3. -种农药残留检测方法，其特征在于：采用利用权利要求1或2所述的装置进行检 测，具体步骤如下： Sl:在农药残留速测卡上选择定位点，通过定位点确定显色区域，然后在显色区域内选 取特征点，一个特征点即为一个特征区域；制备待测物质提取液，在农药残留速测卡的特定 区域上沾取待测物质提取液；设定权利要求1或2所述的装置的温度，开启该装置；然后选 取农药残留速测卡上显色区域不再发生变色时的图像作为参比图像； S2:更换农药残留速测卡，将更换后的农药残留速测卡的中心部分作为特征区域，在该 特征区域沾取不含有农药残留的物质提取液，将权利要求1或2所述的装置的温度设定为 与步骤Sl中相同的温度，然后选取该农药残留速测卡上特征区域不再发生变色时的图像 作为标准图像； 53 :所述Sl中的农药残留速测卡的特定区域在参比图像中对应的为参比图像特征区 域，计算每个参比图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色特征值和蓝色特征值； 所述S2中的更换后的农药残留速测卡上特定区域在标准图像中对应的为标准图像特 征区域，计算标准图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色特征值、蓝色特征值； 54 :根据步骤S3计算的所有参比图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色特征 值和蓝色特征值，计算参比图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度； 根据步骤S3计算的标准图像特征区域中每个像素点的红色特征值、绿色特征值和蓝 色特征值，计算标准图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度； 55 :对步骤S4中所有参比图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度进行 量化分级，再根据所有参比图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度进行量 化分级得到对应的参比图像特征区域的参比量化级数权重向量； 对步骤S4中标准图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度进行量化分 级，再根据标准图像特征区域中每个像素点对应的色调，饱和度和亮度进行量化分级得到 标准图像特征区域的标准量化级数权重向量； S6:分别计算每个参比图像特征区域的参比量化级数权重向量与标准图像特征区域的 标准量化级数权重向量的关联系数，对求得的所有关联系数求平均得每个参比图像特征区 域与标准图像特征区域的对应的关联度； S7 :判断待测物质中农药残留度，对所有关联度求平均得到平均关联度，如果该平均关 联度越接近于1则认为农药残留越少，相反则认为农药残留越多。
4.如权利要求3所述的农药残留检测方法，其特征在于：所述步骤S5中得到参比图像 特征区域的参比量化级数权重向量和标准图像特征区域的标准量化级数权重向量的方法 如下： S4a:将参比图像特征区域中每个像素点对应的色调和标准图像特征区域中每个像素 点对应的色调均分为3级，如式（4)，参比图像特征区域中每个像素点对应的饱和度和亮度 以及标准图像特征区域中每个像素点对应的饱和度和亮度均分为4级，如式（5):
其中，h表示参比图像特征区域中每个像素点和标准图像特征区域中每个像素点对应 的色调的量化级数，s表示参比图像特征区域中每个像素点和标准图像特征区域中每个像 素点对应的饱和度的量化级数，V表示参比图像特征区域中每个像素点和标准图像特征区 域中每个像素点对应的亮度的量化级数； S4b:根据式（4)和（5)，将整个空间分成48个子空间，用L表示， L=hQsQv+sQs+v= 16h+4s+v (6)； 其中，Qs =Qv = 4,Le[〇, 47]; 统计每个参比图像特征区域中所有像素点的量化级数所占的比重，得到所有参比图像 特征区域对应的参比量化级数权重向量X，如式（7)，统计标准图像特征区域中所有像素点 的量化级数所占的比重，得到标准图像特征区域的标准量化级数权重向量Γ，如式（8):
其中Xi,i= 1，2,…，M，表示第i个参比图像特征区域的参比量化级数权重向量，Xi,j，j= 0, 1，…，L，表示第i个参比图像特征区域的参比量化级数权重向量中第j个量化级数 所占的权重； X' = [X' 〇X'I...X' j...X' 47] (8)； 其中fj表示标准图像特征区域的标准量化级数权重向量中第j个量化级数所占的 权重。
5. 如权利要求4所述的所述的农药残留检测方法，其特征在于：所述步骤S6中每个参 比图像特征区域与标准图像特征区域对应的关联度计算具体如下： S5a:根据式（9)依次计算所有参比图像特征区域对应的参比量化级数权重向量X与标 准图像特征区域的标准量化级数权重向量Xi的关联系数：
其中，表示第i个参比图像特征区域对应的参比量化级数权重向量与标准图像特征 区域的标准量化级数权重向量Γ的关联系数； S5 :将步骤S5a得到所有关联系数通过加权平均的得到每个参比图像特征区域与标准 图像特征区域对应的关联度。
6. 如权利要求5所述的所述的农药残留检测方法，其特征在于：所述步骤S7中判断待 测物质提取液中农药残留度的方法具体如下： S6a:设定关联度阀值，将所有关联度分别与关联度阀值进行比较，小于该关联度阀值 的分为一类，大于或等于该关联度阀值的分为另一类，将两类中关联度数量少的一类作为 无效关联度，而将关联度数量多的一类作为有效关联度； S6b:将所有有效关联度进行加权平均，得到平均关联度，平均关联度越接近于1则认 为农药残留越少，相反则认为农药残留越多。
【文档编号】G01N21/78GK104458736SQ201410834974
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】肖国专, 董宇 申请人:厦门安东电子有限公司