1 引 言
2 材料与方法
2.1 试验样本获取
2.2 试验原理及装置
2.2.1 软X射线检测原理
2.2.2 试验装置
2.3 软X射线成像校正与采集参数选取
2.3.1 图像采集背景校正
2.3.2 积分时间参数的确定
2.3.3 管电压参数确定
2.3.4 管电流参数确定
2.4 软X射线成像几何畸变分析和校正
2.4.1 列方向畸变检测及输送速度稳定性分析
2.4.2 行方向投影畸变及校正
3 检测方法及结果分析
3.1 图像采集
表 1 柑橘浮皮和枯水检测软X射线成像装置参数Table 1 Citrus peel puffing and granulation detection soft X-ray imaging device parameters |
装置参数 | 数值 |
---|---|
软X射线源管电压/kV | 60 |
管电流/mA | 1.3 |
线阵探测器积分时间/ms | 5.5 |
图像高度/px | 1024 |
抓取模式 | 帧抓取 |
扫描方向 | 垂直扫描 |
输送速度/(cm·s-1) | 10 |
3.2 图像预处理
3.2.1 图像去噪
表2 基于软X射线的柑橘浮皮和枯水检测不同滤波方法去噪后的图像MSE和PSNR值Table 2 MSE and PSNR values of images after denoising by different filtering methods for soft X-ray based citrus peel puffing and granulation detection |
滤波 方法 | 高斯滤波 | 均值滤波 | 中值滤波 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
核大小 | 3×3 | 5×5 | 7×7 | 3×3 | 5×5 | 7×7 | 3×3 | 5×5 | 7×7 |
MSE | 2 | 4 | 12 | 4 | 14 | 31 | 10 | 25 | 52 |
PSNR | 45.12 | 42.11 | 37.34 | 42.11 | 36.67 | 33.22 | 38.13 | 34.15 | 30.97 |
3.2.2 图像增强
3.3 图像分割
3.4 柑橘尺寸测定
表3 软X射线成像系统像素精度Table 3 Pixel accuracy of soft X-ray image system |
标定对象 | 像素尺寸/px | 实际尺寸/mm | 像素精度/(mm·px-1) |
---|---|---|---|
1 | 173 | 60 | 0.346 |
2 | 200 | 70 | 0.350 |
3 | 231 | 80 | 0.346 |
3.5 柑橘内部浮皮检测
3.5.1 柑橘浮皮分级标准
表4 柑橘浮皮程度分级Table 4 Classification of peel puffing citrus |
果肉区域面积百分比/% | 浮皮等级 | 特征描述 |
---|---|---|
(70,—) | 1级(健康果) | 囊瓣膜与果皮、果皮与囊衣无空隙症状 |
(60,70] | 2级(轻微浮皮) | 囊瓣与果皮、果皮与囊衣分离,未扩散整个果肉 |
(—,60] | 3级(重度浮皮) | 囊瓣与果皮、果皮与囊衣完全分离 |
3.5.2 柑橘浮皮检测算法
3.6 柑橘内部枯水检测
3.6.1 柑橘枯水分级标准
表 5 柑橘枯水程度分级Table 5 Classification of citrus granulation |
枯水区域面积百分比/% | 枯水等级 | 特征描述 |
---|---|---|
0 | 1级(健康果) | 果皮正常,皮肉紧贴,汁胞正常,果汁丰满 |
(0,25) | 2级(轻微枯水) | 囊瓣略有皱缩,橙色变淡,少数汁胞呈轻微枯水 |
[25,50] | 3级(中度枯水) | 囊瓣皱缩,皮出现白色小点,囊瓣内有50%汁胞枯水 |
(50,—) | 4级(重度枯水) | 囊瓣明显皱缩,皮上有白斑,囊瓣和汁胞大部分枯水 |
3.6.2 柑橘枯水检测算法
3.7 结果分析
表6 基于软X射线成像技术的柑橘内部浮皮检测结果Table 6 Results of peel puffing detection in citrus based on soft X-ray imaging |
果实大 小/mm | 调查果数/个 | 浮皮程度 | 准确检测数/个 | 准确率/% | ||
---|---|---|---|---|---|---|
无/个 | 轻/个 | 重/个 | ||||
S(60~65) | 130 | 127 | 3 | 0 | 279 | 96.2 |
M(65~70) | 70 | 61 | 7 | 2 | ||
L(70~80) | 90 | 44 | 35 | 11 |
表7 基于软X射线成像技术的柑橘内部枯水检测结果Table 7 Results of granulation detection in citrus based on soft X-ray imaging |
果实大 小/mm | 调查果数/个 | 枯水程度 | 准确检测数/个 | 准确率/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
无/个 | 轻/个 | 中/个 | 重/个 | ||||
S(60~65) | 130 | 122 | 8 | 0 | 0 | 252 | 86.9 |
M(65~70) | 70 | 55 | 11 | 4 | 0 | ||
L(70~80) | 90 | 54 | 20 | 12 | 4 |
|