本发明公开了一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置。通过空间频域成像获得被测样品的光学特性参数信息初始值，通过相位测量轮廓术获得被测样品的表面高度信息，利用标准反射板的表面高度信息对被测样品的光学特性参数信息初始值进行修正，获得被测样品修正后的光学特性参数，利用半球形固体仿体替换被测样品重复上述步骤处理并计算获得光学特性参数拟合系数，计算得到被测样品农产品的最终光学特性参数值；装置包括投影仪、中性密度片、两块偏振片、电动平移台、滤光片和CCD相机等构成的投影部分、成像部分以及样品台部分。本发明能够实现农产品光学特性参数的无损检测，具有成像范围大，精度较高，成本低，操作简单的优点。
1.一种无损检测农产品光学特性参数的方法，其特征在于：
1)通过空间频域成像获得被测样品的光学特性参数信息初始值，被测样品为非平板农产品；
2)通过相位测量轮廓术获得被测样品的表面高度信息；
3)利用被测样品的表面高度信息对被测样品的光学特性参数信息初始值进行修正，获得被测样品修正后的光学特性参数；
4)利用半球形固体仿体替换被测样品重复上述步骤处理并计算获得第一、第二、第三、第四光学特性参数拟合系数a(μa)、b(μa)、a(μ's)和b(μ's)，
5)利用第一、第二、第三、第四光学特性参数拟合系数a(μa)、b(μa)、a(μ's)和b(μ's)采用以下公式计算得到被测样品农产品的最终光学特性参数值μa,measured_sample和μ's,measured_sample，作为被测样品的最终光学特性参数：μa,measured_sample(x,y)＝a(μa)μa,corrected_sample(x,y)+b(μa)μ's,measured_sample(x,y)＝a(μ's)μ's,corrected_sample(x,y)+b(μ's)其中，μa,corrected_sample(x,y)为被测样品在像素点(x,y)处修正后的吸收系数，μ's,corrected_sample(x,y)为被测样品在像素点(x,y)处修正后的约化散射系数。
2.根据权利要求书1所述的无损检测农产品光学特性参数的方法，其特征在于：所述步骤1)具体是：
1.1)通过投影仪投射多个不同空间频率的光到标准反射板与被测样品上，并且在每个空间频率下用0°、120°、240°三种不同相位的正弦灰度图案进行投射，通过相机分别测得标准反射板与被测样品的光学特性漫反射图像，得到光学特性漫反射图像的每个像素点在每个空间频率的三个相位下的反射强度值I1、I2、I3；
1.2)标准反射板与被测样品在每个空间频率光学特性漫反射图像下的振幅值采用下面的公式解调计算：其中，IAC，ref表示标准反射板像素对应的振幅值，IAC表示被测样品像素对应的振幅值；
1.3)根据标准反射板的振幅值IAC，ref、被测样品的振幅值IAC与标准反射板的反射率Rd,ref采用以下公式计算得到被测样品在每个像素点处的反射率：其中，Rd,ref表示标准反射板像素对应的反射率，是已知值，Rd表示被测样品像素对应的反射率；
1.4)通过以下公式将不同空间频率fx的被测样品的反射率Rd与其对应的空间频率fx的非线性拟合，得到每个像素点(x,y)处的吸收系数μa(x,y)与约化散射系数μ's(x,y)的初始值，作为被测样品的光学特性参数信息初始值：μtr＝(μa+μ's)
其中，A为比例常数， Reff表示有效反射系数，Reff＝0.636n+
0.668+0.710/n-1.440/n2，n为被测样本的折射率，μtr为传输系数，μ'eff为约化衰减系数，μeff为有效衰减系数，a'为反照率，fx表示空间频率。
3.根据权利要求书1所述的无损检测农产品光学特性参数的方法，其特征在于：所述步骤2)是先采用相位测量轮廓术采集标准反射板和被测样品的高度漫反射图像，并处理计算获得标准反射板和被测样品的最终解包裹相位值，接着由标准反射板的最终解包裹相位值获得相位-距离关系，然后根据相位-距离关系和被测样品的最终解包裹相位值获得被测样品的高度，作为被测样品的表面高度信息。
4.根据权利要求书1或3所述的无损检测农产品光学特性参数的方法，其特征在于：所述步骤2)具体过程是：
2.1)通过投影仪投射一个空间频率的光分别到标准反射板和被测样品上，移动标准反射板和被测样品，使得标准反射板和被测样品分别与相机之间沿光轴的间距距离hx多次变化，每个间距距离hx下所投射的空间频率下用0°、120°、240°三种不同相位正弦灰度图案进行投射，在每个间距距离上测量得到标准反射板和被测样品的高度漫反射图像，得到高度漫反射图像的每个像素点在每个间距距离的三个不同相位正弦灰度图案下的反射强度值I1、I2、I3；
2.2)根据以下三步相移法的相位计算公式计算得到每个像素点在每个间距距离下的包裹相位值：其中， 表示包裹相位值，n表示三个不同相位中的编号，In表示第n个相位的正弦灰度图案的反射强度值；
由每一间距距离下高度漫反射图像中各个像素点的包裹相位值矩阵，获得该间距距离对应的包裹相位图；
2.3)对包裹相位图中所有包裹相位值进行解包裹处理，得到每个间距距离的解包裹相位
2.4)对标准反射板的高度漫反射图像中每个像素点(x,y)的解包裹相位值与间距距离hx进行一次项线性拟合，得到每个像素点的第一高度拟合系数A(x,y)和第二高度拟合系数B(x,y)，从而获得了相位-距离关系；
2.5)根据第一高度拟合系数A(x,y)和第二高度拟合系数B(x,y)，将被测样品的高度漫反射图像中的最终解包裹相位值 ，采用以下公式计算得到被测样品表面在每个像素点(x,y)处的高度：其中， 为被测样品的高度漫反射图像中像素点(x,y)的最终解包裹相位值。
5.根据权利要求书1所述的无损检测农产品光学特性参数的方法，其特征在于：所述步骤3)具体过程是：针对被测样品的每个像素点(x,y)处，利用被测样品表面在每个像素点(x,y)处的高度h(x,y)采用以下公式对吸收系数μa与约化散射系数μ's进行修正：μ's,corrected(x,y)＝μ's(x,y)/h(x,y)
μa,corrected(x,y)＝μa(x,y)·h(x,y)
其中，μa,corrected(x,y)表示修正后的吸收系数，μ's,corrected(x,y)表示修正后的约化散射系数。
6.根据权利要求书1所述的无损检测农产品光学特性参数的方法，其特征在于：所述步骤4)具体为：以半球形固体仿体替换被测样品重复步骤1)获得半球形固体仿体的光学特性参数信息初始值，并对将半球形固体仿体在所有像素处的光学特性参数信息初始值进行取平均获得半球形固体仿体的光学特性参数信息初始平均值；
以半球形固体仿体替换被测样品重复步骤1)～3)获得半球形固体仿体的修正后的光学特性参数，将半球形固体仿体在所有像素处的修正后的光学特性参数进行取平均获得半球形固体仿体的光学特性参数修正平均值；
将光学特性参数信息理论值和光学特性参数修正平均值中的吸收系数与约化散射系数分别采用以下公式进行拟合，获得第一、第二、第三、第四光学特性参数拟合系数a(μa)、b(μa)、a(μ's)和b(μ's)：其中，μa,reference为半球形固体仿体吸收系数理论值， 为半球形固体仿体吸收系数修正平均值，μ's,reference为半球形固体仿体约化散射系数理论值， 为半球形固体仿体约化散射系数修正平均值。
7.根据权利要求书1所述的无损检测农产品光学特性参数的方法，其特征在于：所述的半球形固体仿体是采用聚氨酯AB料作为基底材料，印度墨水作为吸收子，二氧化钛作为散射子。
一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置，尤其是涉及了一种通过结合使用空间频域成像技术与相位测量轮廓术的无损检测农产品光学特性参数的方法与装置。
背景技术
[0002] 食品工业必须在加工操作过程中实现食品的快速、无损地检测，以确保食品质量安全。近红外光谱技术(NIRS)由于其高精度与高效率，正在迅速成为首选的农产品常规分析方法。但其作为一种经验方法，NIRS不需要对光谱数据与化学官能团之间的物理关系进行全面地了解；相反地，NIRS是基于光谱和参考数据之间的数学关系来实现农产品中一些重要的化学成分(如：SSC、酸度、水分等)的检测。
[0003] 光在在混浊介质(如农产品)中光传播或衰减是一个复杂的过程，主要以吸收和散射两种形式存在，分别可以用吸收系数(μa)和约化散射系数(μ’s)来表征。在可见光近红外范围内的吸收系数与一些重要的化学质量属性，如可溶性固形物(SSC)，水分含量等相关，而散射与水果组织物理性质，如硬度等有相关。然而，传统的近红外光谱技术难以将吸收特性与散射特性分离检测，从而限制了NIRS检测硬度等与物理结构相关的参数的能力。
[0004] 近年来，用于分离吸收与散射的技术及其在农业领域的应用研究引起了广泛关注。空间分辨光谱(SRS)和时间分辨光谱(TRS)作为新兴的方法，结合多种传统的可见/近红外光谱测量法通过光传播模型来实现吸收信息与散射信息的分离。SRS是通过获得在距离光源不同距离的探测点的漫反射光谱，使用相应的漫射模型来拟合出吸收系数与约化散射系数，TRS是通过脉冲激光照射测量光子的飞行时间，使用相应的漫射模型来拟合出吸收系数与约化散射系数。SRS根据其所使用的仪器不同，又可以分为基于阵列光纤探头的SRS，基于单色成像的SRS，基于高光谱的空间分辨成像(HISR)与空间频域成像(SFDI)。SFDI，作为一种无接触的光学成像技术，使用空间调制的照明光源照射，在空间频率域内研究样本的光学特性。由于照射光经过调制，所以可以通过改变调制光的空间频率来获得不同深度的样本的成分和结构信息。然而，由于大部分农产品的表面是非平面的，所以其外形轮廓会对SFDI检测结果有较大影响。
发明内容
[0005] 为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置，能够同时实现农产品光学特性参数与表面高度的检测，通过获得的高度信息对光学特性参数信息进行修正，从而获得修正后的光学特性参数信息，从而实现农产品光学特性参数的无损检测并提高检测精度，也对提高非平面农产品光学特性无损检测的精度有重大意义。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 一、一种无损检测农产品光学特性参数的方法：
[0008] 1)通过空间频域成像获得被测样品的光学特性参数信息初始值，被测样品为非平板农产品；光学特性参数信息初始值包括吸收系数与约化散射系数。
[0009] 2)通过相位测量轮廓术获得被测样品的表面高度信息；
[0010] 3)利用被测样品的表面高度信息对被测样品的光学特性参数信息初始值进行修正，获得被测样品修正后的光学特性参数；
[0011] 4)利用半球形固体仿体替换被测样品重复上述步骤处理并计算获得第一、第二、第三、第四光学特性参数拟合系数a(μa)、b(μa)、a(μ’s)和b(μ’s)，
[0012] 5)利用第一、第二、第三、第四光学特性参数拟合系数a(μa)、b(μa)、a(μ’s)和b(μ’s)采用以下公式计算得到被测样品农产品的最终光学特性参数值μa,measured_sample和μ’s,measured_sample，作为被测样品的最终光学特性参数：
[0013] μa,measured_sample(x,y)＝a(μa)μa,corrected_sample(x,y)+b(μa)
[0014] μ's,measured_sample(x,y)＝a(μ's)μ's,corrected_sample(x,y)+b(μ's)
[0015] 其中，μa,corrected_sample(x,y)为被测样品在像素点(x,y)处修正后的吸收系数，μ’s,corrected_sample(x,y)为被测样品在像素点(x,y)处修正后的约化散射系数。
[0016] 所述步骤1)具体是：
[0017] 1.1)通过投影仪投射多个不同空间频率的光到标准反射板与被测样品上，并且在每个空间频率下用0°、120°、240°三种不同相位的正弦灰度图案进行投射，通过相机分别测得标准反射板与被测样品的光学特性漫反射图像，得到光学特性漫反射图像的每个像素点在每个空间频率的三个相位下的反射强度值I1、I2、I3；
[0018] 标准反射板是表面为平面的白板。
[0019] 1.2)标准反射板与被测样品在每个空间频率光学特性漫反射图像下的振幅值采用下面的公式解调计算：
[0020]
[0021]
[0022] 其中，IAC，ref表示标准反射板像素对应的振幅值，IAC表示被测样品像素对应的振幅值；
[0023] 1.3)根据标准反射板的振幅值IAC，ref、被测样品的振幅值IAC与标准反射板的反射率Rd,ref采用以下公式计算得到被测样品在每个像素点处的反射率：
[0024]
[0025] 其中，Rd,ref表示标准反射板像素对应的反射率，是已知值，Rd表示被测样品像素对应的反射率；
[0026] 1.4)通过以下公式将不同空间频率fx的被测样品的反射率Rd与其对应的空频率fx的非线性拟合，得到每个像素点(x,y)处的吸收系数μa(x,y)与约化散射系数μ’s(x,y)的初始值，作为被测样品的光学特性参数信息初始值：
[0027]
[0028] μtr＝(μa+μ's)
[0029]
[0030] μeff＝(3μaμtr)1/2
[0031] a'＝μ's/μtr
[0032] 其中，A为比例常数， Reff表示有效反射系数，Reff＝0.636n+0.668+0.710/n-1.440/n2，n为被测样本的折射率，μtr为传输系数，μ'eff为约化衰减系数，μeff为有效衰减系数，a'为反照率，fx表示空间频率。
[0033] 所述步骤2)是先采用相位测量轮廓术采集标准反射板和被测样品的高度漫反射图像，并处理计算获得标准反射板和被测样品的最终解包裹相位值，接着由标准反射板的最终解包裹相位值获得相位-距离关系，然后根据相位-距离关系和被测样品的最终解包裹相位值获得被测样品的高度，作为被测样品的表面高度信息。
[0034] 所述步骤2)具体过程是：
[0035] 2.1)通过投影仪投射一个空间频率的光分别到标准反射板和被测样品上，移动标准反射板和被测样品，使得标准反射板和被测样品分别与相机之间沿光轴的间距距离hx多次变化，每个间距距离hx下所投射的空间频率下用0°、120°、240°三种不同相位正弦灰度图案进行投射，在每个间距距离上测量得到标准反射板和被测样品的高度漫反射图像，得到高度漫反射图像的每个像素点在每个间距距离的三个不同相位正弦灰度图案下的反射强度值I1、I2、I3；
[0036] 2.2)根据以下三步相移法的相位计算公式计算得到每个像素点在每个间距距离下的包裹相位值：
[0037]
[0038] 其中， 表示包裹相位值，n表示三个不同相位中的编号，In表示第n个相位的正弦灰度图案的反射强度值，具体为I1或者I2或者I3；
[0039] 由每一间距距离下高度漫反射图像中各个像素点的包裹相位值矩阵，获得该间距距离对应的包裹相位图；
[0040] 2.3)对包裹相位图中所有包裹相位值进行解包裹处理，得到每个间距距离的解包裹相位
[0041] 2.4)对标准反射板的高度漫反射图像中每个像素点(x,y)的解包裹相位值与间距距离hx进行一次项线性拟合，得到每个像素点的第一高度拟合系数A(x,
y)和第二高度拟合系数B(x,y)，从而获得了相位-距离关系；
[0042] 2.5)根据第一高度拟合系数A(x,y)和第二高度拟合系数B(x,y)，将被测样品的高度漫反射图像中的最终解包裹相位值 采用以下公式计算得到被测样品表面在每个像素点(x,y)处的高度：
[0043]
[0044] 其中， 为被测样品的高度漫反射图像中像素点(x,y)的最终解包裹相位值。
[0045] 所述步骤3)具体过程是：
[0046] 针对被测样品的每个像素点(x,y)处，利用被测样品表面在每个像素点(x,y)处的高度h(x,y)采用以下公式对吸收系数μa与约化散射系数μ’s进行修正：
[0047] μ's,corrected(x,y)＝μ's(x,y)/h(x,y)
[0048] μa,corrected(x,y)＝μa(x,y)·h(x,y)
[0049] 其中，μa,corrected(x,y)表示修正后的吸收系数，μ’s,corrected(x,y)表示修正后的约化散射系数。
[0050] 所述步骤4)具体为：
[0051] 以半球形固体仿体替换被测样品重复步骤1)获得半球形固体仿体的光学特性参数信息初始值，并对将半球形固体仿体在所有像素处的光学特性参数信息初始值进行取平均获得半球形固体仿体的光学特性参数信息初始平均值；
[0052] 以半球形固体仿体替换被测样品重复步骤1)～3)获得半球形固体仿体的修正后的光学特性参数，将半球形固体仿体在所有像素处的修正后的光学特性参数进行取平均获得半球形固体仿体的光学特性参数修正平均值；
[0053] 将光学特性参数信息理论值和光学特性参数修正平均值中的吸收系数与约化散射系数分别采用以下公式进行拟合，获得第一、第二、第三、第四光学特性参数拟合系数a(μa)、b(μa)、a(μ’s)和b(μ’s)：
[0054]
[0055]
[0056] 其中，μa,reference为半球形固体仿体吸收系数理论值， 为半球形固体仿体吸收系数修正平均值，μ's,reference为半球形固体仿体约化散射系数理论值， 为半球形固体仿体约化散射系数修正平均值。
[0057] 其中具体是利用光学特性参数信息理论值中的吸收系数和光学特性参数修正平均值中的吸收系数进行一次项线形拟合，利用光学特性参数信息理论值中的约化散射系数和光学特性参数修正平均值中的约化散射系数进行一次项线形拟合。
[0058] 所述的半球形固体仿体是采用聚氨酯AB料作为基底材料，印度墨水作为吸收子，二氧化钛作为散射子。半球形固体仿体的吸收系数的理论值μa,reference通过朗伯比尔定律计算得到，半球形固体仿体的约化散射系数的理论值μ’s,reference通过Mie理论方法计算得到。
[0059] 本发明实施还通过半球形固体仿体进行最终精度验证。
[0060] 实施例还利用半球形固体仿体的光学特性参数修正平均值采用以下公式计算获得半球形固体仿体吸收系数与约化散射系数的最终测量值μa,measured、μ’s,measured：
[0061] μa,measured(x,y)＝a(μa)μa,corrected(x,y)+b(μa)
[0062] μ's,measured(x,y)＝a(μ's)μ's,corrected(x,y)+b(μ's)
[0063] 然后将半球形固体仿体的测量值μa,measured、μ’s,measured与理论值μa,reference、μ’s,reference进行比较，μa,reference、μ’s,reference分别表示吸收系数理论值与约化散射系数理论值，采用以下公式计算出相对误差：
[0064]
[0065]
[0066] 其中，δ(μa)为吸收系数相对误差，δ(μ’s)为约化散射系数相对误差。
[0067] 从而通过相对误差验证了本发明的精度。
[0068] 二、一种无损检测农产品光学特性参数的装置：
[0069] 包括投影仪、中性密度片、两块偏振片、电动平移台、滤光片和CCD相机，投影仪出射光穿过中性密度片与第一块偏振片照射到被测样本上，被测样本表面反射光穿过第二块偏振片与滤光片被CCD相机采集，被测样本放在电动平移台上；CCD相机、滤光片、第一块偏振片与电动平移台上的被测样本同轴安装布置并构成成像臂，投影仪、中性密度片、第二块偏振片与电动平移台上的被测样本构成投影臂，投影臂与成像臂之间的夹角小于5°。
[0070] 两块偏振片安装时，偏振方向互相垂直，用以消除镜面反射光，同时投影臂与成像臂之间的夹角小于5°也是为了减少镜面反射光。
[0071] 还包括平移台控制器、信号发生器和计算机，电动平移台通过串口线与平移台控制器相连，通过平移台控制器控制电动平移台上的被测样本沿光轴方向的移动，平移台控制器和投影仪分别通过串口线、视频线与计算机相连，CCD相机经信号发生器后与计算机相连。
[0072] 本发明的有益效果是：
[0073] 本发明的装置和方法能够同时实现农产品光学特性参数信息与表面高度信息的检测，提高农产品光学特性参数无损检测的精度。
附图说明
[0074] 图1是本发明装置在测量光学特性参数时的示意图；
[0075] 图2是本发明装置在测量高度时的示意图；
[0076] 图3是半球形仿体吸收系数初始值图；
[0077] 图4是半球形仿体吸收系数修正值图；
[0078] 图5是半球形仿体约化散射系数初始值图；
[0079] 图6是半球形仿体约化散射系数修正值图；
[0080] 图7是系列1中四块仿体吸收系数修正值与参考值线性拟合结果图；
[0081] 图8是系列2中四块仿体约化散射系数修正值与参考值线性拟合结果图；
[0082] 图9是梨的吸收系数初始值图；
[0083] 图10是梨的吸收系数修正与校正后的最终值图；
[0084] 图11是梨的约化散射系数初始值图；
[0085] 图12是梨的约化散射系数修正与校正后的最终值图。
[0086] 图中：1、投影仪，2、中性密度片，3、偏振片，4、被测样本，5、电动平移台，6、滤光片，7、CCD相机，8、信号发生器，9、平移台控制器，10、计算机。
具体实施方式
[0087] 本发明提供了一种无损检测农产品光学特性参数的方法与装置。下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明。
[0088] 如图1和图2所示，本发明包括投影部分，成像部分以及样品台部分，投影部分投射出正弦灰度图案，照射到样品上，其漫反射光由成像部分采集得到，所有部件安装在暗箱里。
[0089] 投影部分包括投影仪1、中性密度片2和偏振片3；成像部分包括CCD相机7、信号发生器8、滤光片6和偏振片3；样品台部分包括电动平移台5、平移台控制器9；上述三个部分均连接计算机10。
[0090] 投影仪1出射光穿过中性密度片2与偏振片3照射到被测样本4上，被测样本4表面反射光穿过第二块偏振片3与滤光片6被CCD相机7采集到，被测样本4放在电动平移台5上，电动平移台5通过串口线与平移台控制器9相连，平移台控制器9、投影仪1与CCD相机7分别通过串口线、视频线与网线与计算机10相连。CCD相机7、滤光片6、偏振片3与电动平移台5同轴安装，投影臂与成像臂之间的夹角小于5°。
[0091] 本发明中具体实施中通过8块半球形固体仿体进行校正和精度验证。8块仿体分为2个系列，每个系列含4块仿体。系列1：TiO2含量相同为0.03％，Ink含量不同分别为0.01％、
0.04％、0.07％、0.1％；系列2：Ink含量相同为0.04％，TiO2含量不同分别为0.01％、
0.02％、0.03％、0.04％。固体仿体的吸收系数参考值：μa,reference通过朗伯比尔定律计算得到，约化散射系数参考值：μ’s,reference通过Mie算法(Christian “MATLAB
Functions for Mie Scattering and Absorption.”,2002)计算得到。实施例装置中所使用滤光片的波长是527nm。
[0092] 如图2所示，投影仪1投射出单个空间频率的纵向的正弦灰度图案到样本4上，这里的样本为标准反射板，在这个频率下有0°、120°、240°三个相位的图案，通过电动平移台5移动标准反射板到距离相机不同距离hx，获得在每个距离上标准反射板的漫反射图像。通过发明内容中所述的农产品的表面高度信息测量过程得到每个像素点的高度拟合系数A(x,y)、B(x,y)。将电动平移台5回到原位，将标准反射板换成半球形固体仿体，通过得到的A(x,y)、B(x,y)与计算得到的半球形仿体表面的解包裹相位计算得到半球形固体仿体表面高度值。
[0093] 具体实施的解包裹是采用Matlab里的unwrap函数实现。
[0094] 如图1所示，投影仪1投射出多个空间频率的横向的正弦灰度图案到样本4上，每个空间频率有0°、120°、240°三个相位的图案。通过发明内容中所述的农产品的光学特性参数信息初始值的测量过程拟合出固体仿体的μa初始值如图3所示，μ’s初始值如图5所示。
[0095] 通过发明内容中所述的农产品的表面高度信息测量过程得到固体仿体的表面高度信息，根据发明内容中所述的使用表面高度信息对光学特性参数初始值进行修正过程，对仿体的μa和μ’s初始值进行修正，得到修正后的光学特性参数值：μa,corrected、μ’s,corrected分别如图4和图6所示。从图3与图4，以及图5与图6的对比可以发现，经过表面高度修正后，μa与μ’s都变得更加均匀，从四幅图中提取得某一行像素点的μa与μ’s折线图也表明修正值较初始值更加均匀。由于制作的半球形固体仿体是均匀的，所以修正后的结果更能精确地表明半球形固体仿体的光学特性，表明所提出的高度修正方法是有效的。
[0096] 如图7与图8所示，半球形固体仿体的修正后的光学特性参数值：μa,corrected、μ’s,corrected与其理论计算得到的参考值μa,reference、μ’s,reference能够很好线性拟合，决定系数(R2)分别为0.9661、0.9901，得到的拟合参数a(μa)＝0.4894、b(μa)＝0.01549、a(μ’s)＝0.2188、b(μ’s)＝0.08961。从而得到半球形固体仿体的最终μa与μ’s：μa,measured、μ’s,measured的测量值的计算公式分别为：
[0097] μa,measured＝0.4894·μa,corrected+0.01549
[0098] μ's,measured＝0.2188·μa,corrected+0.08961
[0099] 再与μa,reference、μ’s,reference进行比较，得到该方法与装置的检测的相对误差。μa、μ’s的修正值，理论值，最终测量值以及相对误差如下表所示：
[0100] 表1
[0101]
[0102]
[0103] 约化散射系数检测的相对误差最大为4.94％，吸收系数检测的相对误差最大为8.74％。一般情况下，吸收系数相对误差小于10％，约化散射系数相对误差小于5％，认为检测精度较高。因此，从上述实施结果可看出，表明该装置与方法能够获得较高的检测精度。
[0104] 如图9和图11所示，梨的μa与μ’s通过农产品的光学特性参数信息初始值的测量过程得到，可以发现没有经过高度修正与校正的μa与μ’s，其分布不均匀，变异系数分别为0.9648、0.1774，平均值分别为0.0108、3.5464，这与其他使用积分球技术测得的梨的μa与μ’s结果相差很大(He,Xueming,Fu,Xiaping,Rao,Xiuqin,&Fang,Zhenhuan.(2016)
.Assessing firmness and SSC of pears based on absorption and scattering
properties using an automatic integrating sphere system from 400to
1150nm.Postharvest Biology&Technology,121,62-70.)。
[0105] 通过发明内容中农产品样本最终光学特性参数的获得过程，可以获得梨的最终光学特性参数：μa,measured_sample、μ’s,measured_sample分别如图10和图12所示。可以发现经过修正和校正后，梨的吸收系数与约化散射系数分布更加均匀，变异系数分别为0.3996、0.0731，相对于初始值大大降低，其均值分别为0.0517、0.7725，与已有研究中测得梨的吸收系数、约化散射系数范围相符。
[0106] 由此可见，本发明装置能够同时实现农产品光学特性参数信息与表面高度信息的测量，方法能够通过表面高度信息对光学特性参数信息进行修正，减小了农产品表面轮廓对光学特性参数测量的影响。除此之外，提出了通过半球形固体仿体对所提出的装置与方法进行校正和精度验证。能够较大地提高农产品光学特性参数无损检测的精度，成本低，容易实现。
