引用格式：許骞, 蔡健榮, 杜燦, 孫力, 白竣文. 基于軟X射線成像技術的柑橘内部浮皮和枯水檢測[J]. 智慧農業(中英文), 2021, 3(4): 53-65.

XU Qian, CAI Jianrong, DU Can, SUN Li, BAI Junwen. Detection of peel puffing and granulation in citrus based on soft X-ray imaging technology[J]. Smart Agriculture, 2021, 3(4): 53-65.

點擊直達知網閱讀

點擊直達官網閱讀（全文免費）

基于軟X射線成像技術的柑橘内部浮皮和枯水檢測

Detection of peel puffing and granulation in citrus based on soft X-ray imaging technology

許骞， 蔡健榮*， 杜燦， 孫力， 白竣文

（江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇鎮江 212013）

摘要：針對傳統方法無法高效、無損地對柑橘浮皮和枯水進行檢測的問題，本研究自制了一套軟X射線成像系統，包括載物傳送裝置、軟X射線成像裝置、觸發裝置和軟X射線防護裝置。本研究根據寬皮柑橘物理特性确定檢測參數，以柑橘圖像的清晰度、對比度、畸變率為評判标準，通過調節成像裝置參數，确定了最佳的成像參數為：X射線源的管電壓60 kV，管電流1.3 mA，線陣探測器的積分時間5.5 ms，柑橘輸送帶的傳送速度10 cm/s。通過圓孔金屬闆對列方向畸變進行檢測，結果表明，傳送速度穩定，列方向畸變可以忽略；利用70 mm不鏽鋼标定球對行方向上的畸變進行檢測，計算了行方向上不同位置的投影畸變系數，并建立了畸變校正模型。在上述參數下采集柑橘的軟X射線圖像，采用高斯濾波對柑橘圖像進行去噪處理；利用圖像增強算法對去噪後的圖像進行對比度增強處理；将固定阈值分割法和形态學算法融合，以去除柑橘圖像背景區域、分離柑橘果肉區域和果皮區域。最後通過面積百分比法計算柑橘果肉面積和柑橘果實面積比判别柑橘内部浮皮程度；提取柑橘果實區域的灰度特征，獲取柑橘枯水區域，計算柑橘枯水面積和柑橘果肉面積比，判别柑橘枯水程度。以清江椪柑為實驗對象，結果表明自制軟X射線成像裝置對清江椪柑的浮皮和枯水的總體識别率分别為96.2%和86.9%。說明本研究提出的方法能夠實現柑橘内部浮皮和枯水的無損檢測。

關鍵詞：軟X射線成像；柑橘；圖像處理；浮皮；枯水；檢測

文章圖片

注：1. 軟X射線源 2. 扇形軟X射線束 3. 線陣探測器 4. 輸送帶 5. 光電開關 6. 計算機 7. 電源 8. 鉛簾 9. 射線防護箱體

圖1 軟X射線柑橘檢測系統裝置組成示意圖

Fig. 1 Soft X-ray citrus detection system device composition schematic diagram

圖2 背景圖像暗場校正前後成像效果對比

Fig. 2 Background image dark field correction before and after the image imaging effect comparison

圖3 不同積分時間下1元人民币硬币畸變圖像

Fig. 3 Distorted images of the 1 RMB coin at different integration times

圖4 不同管電流參數條件下柑橘圖像類間方差

Fig. 4 Inter-class variance of citrus images under different tube current parameters

圖5 列方向畸變檢測試驗标定闆處理過程

Fig. 5 Column directional distortion detection test

圖6 軟X射線成像系統投影模型

Fig. 6 Soft X-ray imaging system projection model

圖7 不鏽鋼球标定行方向畸變拟合圖

Fig. 7 Stainless steel ball calibration line directional distortion fitting diagram

圖8 基于軟X射線成像技術的柑橘内部浮皮和枯水檢測方法流程

Fig. 8 Procedure for the detection of peel puffing and granulation inside citrus based on soft X-ray imaging technology

圖9 不同擺放方式的柑橘軟X射線圖像

Fig. 9 Soft X-ray image of citrus in different arrangements

圖10 基于軟X射線的柑橘圖像預處理

Fig. 10 Soft X-ray based image pre-processing of citrus

圖11 柑橘軟X射線圖像果實背景及果皮、果肉分割不同分割算法效果對比

Fig. 11 Comparison of different segmentation algorithms for citrus soft X-ray image fruit background and fruit skin and flesh segmentation

圖12 柑橘浮皮檢測算法步驟

Fig. 12 Algorithm detection steps of peel puffing citrus

圖13 柑橘果心提取算法流程及結果展示

Fig. 13 Algorithm detection steps and results of citrus fruit core extraction

圖14 柑橘枯水檢測算法步驟和結果展示

Fig. 14 Algorithm detection steps and results of citrus granulation

通信作者簡介

蔡健榮 教授

蔡健榮，江蘇大學農産品加工工程研究院院長，教授、博士生導師。主要從事食品、農産品無損檢測技術研究及裝備開發；作為骨幹成員獲得國家發明二等獎1項（排名第4），省部級一等獎6項；發表SCI/EI索引論文50餘篇，授權發明專利20餘項，主持完成國家863項目、國家自然科學基金項目等多項，目前為國家現代農業（柑橘）産業體系崗位科學家。

來源：《智慧農業（中英文）》2021年第4期

轉載請聯系編輯部授權

本期支持單位

京藍雲智物聯網技術有限公司

浙江臻善科技股份有限公司

微信交流服務群

為方便農業科學領域讀者、作者和審稿專家學術交流，促進智慧農業發展，為更好地服務廣大讀者、作者和審稿人，編輯部建立了微信交流服務群，有關專業領域内的問題讨論、投稿相關的問題均可在群裡咨詢。

入群方法：加小編微信331760296，備注：姓名、單位、研究方向，小編拉您進群，機構營銷廣告人員勿擾。

信息發布

科研團隊介紹及招聘信息、學術會議及相關活動的宣傳推廣

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!