葵花籽殼內(nèi)籽仁的品質(zhì)直接影響產(chǎn)出食用油的質(zhì)量,利用太赫茲時域透射成像技術(shù),結(jié)合形態(tài)學(xué)濾波和K-均值圖像分割的方法,對葵花籽破損粒、蟲蝕粒、空殼粒三種異常樣本進(jìn)行帶殼無損檢測,實現(xiàn)對葵花籽殼內(nèi)品質(zhì)的探索研究。參考國家標(biāo)準(zhǔn)和前人經(jīng)驗制備破損粒、蟲蝕粒和空殼粒三種帶殼葵花籽樣本,利用太赫茲時域光譜儀TeraPulse 4000及透射成像附件,以0.2 mm的分辨率分別采集上述三種異常樣本的光譜圖像,并采集一顆正常葵花籽的光譜圖像作為參照,以峰峰值成像的方式對四種葵花籽太赫茲圖像進(jìn)行重構(gòu)。通過太赫茲圖像可初步判斷殼內(nèi)籽仁的形態(tài),但仍存在對比度低、邊緣信息模糊等問題,需要進(jìn)一步優(yōu)化處理。采用形態(tài)學(xué)濾波算法對葵花籽的太赫茲圖像進(jìn)行濾波,選擇邊長為3的平坦型菱形結(jié)構(gòu)元素作為核對圖像進(jìn)行一次膨脹,再計算圖像的外部梯度,完成對圖像的濾波處理;將形態(tài)學(xué)濾波結(jié)果分別與中值濾波、均值濾波和非局部均值濾波結(jié)果進(jìn)行比較,對比發(fā)現(xiàn),形態(tài)學(xué)濾波不僅保證了圖像的清晰度,保留了邊緣信息,同時能使葵花籽樣本與背景之間存在明顯界限,有利于后續(xù)進(jìn)行圖像分割處理。為了更加準(zhǔn)確的檢測葵花籽籽仁的形態(tài),對濾波后圖像進(jìn)行圖像分割。采用... 

【文章來源】：光譜學(xué)與光譜分析. 2020,40(11)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

葵花籽樣品圖

實驗儀器采用劍橋Tera View公司生產(chǎn)的太赫茲時域脈沖光譜儀, 型號為TeraPulse 4000, 如圖2(a)所示, 成像方式為脈沖成像, 可發(fā)射頻率從60 GHz到4 THz(2～133 cm-1)的太赫茲波, 信噪比最高可達(dá)到70 dB。 圖像數(shù)據(jù)采集部分利用太赫茲透射成像附件進(jìn)行, 如圖2(b)所示, 其掃描范圍為20 mm×20 mm。1.3 光譜圖像采集

太赫茲圖像不僅包含樣品的空間信息, 也包括樣品時間軸上的信息, 圖像中的每個像素點代表一條光譜。 通過太赫茲透射成像附件掃描所得樣本的太赫茲圖像如圖3所示, 觀察葵花籽的太赫茲圖像可發(fā)現(xiàn), 葵花籽內(nèi)部籽仁的形態(tài)可初步分辨, 但仍存在分辨率較低, 邊緣不明確的問題。此外, 葵花籽的不同位置成像后顏色不同, 以蟲蝕粒為例, 對比籽仁部分和外殼部分太赫茲光譜可以發(fā)現(xiàn)有明顯區(qū)別, 如圖4所示。 籽仁主要成分為脂肪和蛋白質(zhì), 所得太赫茲光譜曲線圖有明顯的兩個峰, 并且籽仁部分相比空殼部分較厚, 對太赫茲波的吸收較強(qiáng), 因此太赫茲信號的強(qiáng)度最大只達(dá)到2左右; 空殼部分為干燥的木質(zhì)化外殼, 對太赫茲信號吸收較少, 太赫茲信號的強(qiáng)度最大可達(dá)到5左右。 由于不同位置物質(zhì)不同, 對太赫茲光的吸收強(qiáng)度不同, 太赫茲光透射率不同, 最終探測到返回的信號強(qiáng)度不同, 使得重構(gòu)后圖像的不同位置有明顯的顏色差異。 因此, 通過對葵花籽的太赫茲圖像進(jìn)行分析處理, 實現(xiàn)對葵花籽品質(zhì)的帶殼無損檢測是可行的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]形態(tài)學(xué)濾波和改進(jìn)PCNN的NSST域多光譜與全色圖像融合[J]. 焦姣,吳玲達(dá).  中國圖象圖形學(xué)報. 2019(03)
[2]Lab空間的改進(jìn)k-means算法彩色圖像分割[J]. 霍鳳財,孫雪婷,任偉建,楊迪,于濤.  吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2019(02)
[3]利用太赫茲時域光譜定性鑒別不同品種的苜蓿的研究（英文）[J]. 王芳,郭帥,趙景峰,夏紅巖,寶日瑪,詹洪磊,王嘉妮.  光譜學(xué)與光譜分析. 2018(11)
[4]基于太赫茲透射譜的中藥材特征提取方案[J]. 趙峰,李靜玲,袁敏杰,葉佳聲,張巖,忻向軍.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報. 2018(02)
[5]室內(nèi)人體隱匿物被動太赫茲成像研究進(jìn)展[J]. 丁麗,丁茜,葉陽陽,朱亦鳴.  中國光學(xué). 2017(01)
[6]葵花主產(chǎn)國葵花籽及其油脂質(zhì)量探討[J]. 羅寅,杜宣利,楊帆,徐振山,張羽霄,唐佳芮.  糧食加工. 2017(01)
[7]太赫茲技術(shù)在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 周萍,齊揚(yáng),李賾宇,李磊,周遜.  文物保護(hù)與考古科學(xué). 2016(04)
[8]一種基于低場核磁共振技術(shù)的葵花籽品質(zhì)快速鑒定方法[J]. 李艷茹,高興盛,吳晶.  分析試驗室. 2016(07)
[9]基于同態(tài)濾波和K均值聚類算法的楊梅圖像分割[J]. 徐黎明,呂繼東.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2015(14)
[10]在均勻顏色空間中實現(xiàn)彩色圖像的顏色量化[J]. 任智斌,隋永新,楊英慧,楊懷江.  光學(xué)精密工程. 2002(04)



本文編號：3450554