稻谷自然晾晒后显微结构分析研究

通过研究自然晾晒后稻谷内部的显微组织结构，可以分析稻谷应力裂纹的生成扩展机理。通过扫描电子显微镜观察，发现自然晾晒后的稻谷胚乳组织结构遭到轻微破坏，产生应力裂纹，籽实皮与胚乳之间的结合区域也有应力裂纹产生。应力裂纹首先生成在胚乳组织的中心部位，然后向四周扩展。产生应力裂纹时，只是裂纹两侧的胚乳组织遭到破坏，其它部位的胚乳组织状态良好。大多数应力裂纹扩展的路径都是穿越细胞壁，沿着淀粉颗粒的边缘进行扩展。分析研究稻谷自然晾晒后胚乳组织的形态结构以及应力裂纹的显微形态、生成位置和扩展方向，对稻谷应力裂纹检测技术的提高和干燥品质的评价都具有重要的价值。     

基于多光谱图像融合和形态重构的图像分割方法

一些成熟的瓜果果实在单一的光谱图像中,果与叶的灰度值只存在微小差异,常用的图像分割方法不足以把果与叶区分开,为此,提出一种基于多光谱图像融合的形态学重构分割方法.首先,采集同一目标的可见光彩色图像和近红外图像,对此多光谱图像分别采用主成分分析(PCA)、小波变换以及可见光图像H分量与近红外图像NIR的算术组合(NIR/H)等方式进行融合处理:然后,对融合图像进行形态学重构分水岭分割.多幅苹果和番茄图像的同标提取试验结果表明,对可见光图像和近红外图像的PCA和小波变换融合图像进行形态学重构分水岭分割,可以得到较好的分割效果,尤其是小波变换融合图像的形态学重构分水岭分割效果更具有自适应性.     

膨胀土胀缩裂隙演化及其扰动规律分析

为定量研究膨胀土胀缩裂隙的演化特征及其对土体的扰动规律,从而探究其引发工程和生态环境灾害的机理。论文对合肥膨胀土进行干湿循环-CT(computed tomography)扫描试验,从获取的CT图中提取灰度值以及灰度共生矩阵特征值:角二阶矩(angular second moment,ASM)和对比度(contrast,CON),研究在干湿循环作用下裂隙图像的灰度值及其纹理的变化规律;并通过三轴剪切试验研究了在干湿循环作用下膨胀土的强度特征。结果表明:1)图像灰度值随裂隙的发育状态而变化;初始阶段灰度值沿试样轴向分布比较离散,但在后期逐渐均匀,离散系数在3次干湿循环后达到最大值,比干湿循环前增加了106%,随后逐渐减小;2)ASM随干湿循环次数的增加而减小,并且在0°和90°方向上的值比在45°和135°方向上的值大9%;CON随干湿循环次数的增加而减小,并且在0和90°方向上的值比在45°和135°方向上的值小52%,其对纹理的方向差异性更加敏感;3)胀缩裂隙对原状膨胀土的结构性会造成破坏,强度劣化显著;在5次干湿循环后,2种土强度分别降低62%和46%,并且原状膨胀土与重塑膨胀土强度的差值也由347.3 kPa降至21.3 kPa;4)由ASM和CON定义的扰动函数与由土体原生联结结构强度定义的扰动函数,扰动过程中函数变化曲线吻合度高,故基于灰度共生矩阵特征值的扰动函数能很好地描述胀缩裂隙扰动下的膨胀土强度特性。     

基于计算机视觉的大米裂纹检测研究

针对人工目测的传统方法在进行米粒裂纹检验时存在主观性及随意性较大、效率较低、可重复性较差等缺点，在分析大米裂纹光学特征的基础上，在Visual C++ 6.0环境下开发了一套大米裂纹计算机识别系统，通过图像二值化、区域标记等方法从原始图像中提取单体米粒图像，并对提取出的单体米粒图像进行灰度拉伸变换处理以突出米粒裂纹特征，然后提取单体米粒的行灰度均值变化曲线，并对曲线进行加权滤波处理，提出了一种基于单体裂纹米粒图像行灰度均值变化特征的大米裂纹检测算法。运用该算法对从金优974、菲优600、冈优182、中优205、89-94等5类大米品种中各选取的6 组特殊类样品和5 组随机样品进行裂纹检测。试验结果表明，该系统对特殊类大米样品和随机大米样品裂纹率的判断准确率分别为98.37%和97.88%，为进一步完善大米品质的计算机视觉检测提供了理论和实践基础。     

基于软X射线成像的储粮害虫米象生长阶段检测

为了准确检测单粒小麦内部是否感染米象（Sitophilus oryzae）,利用软X射线成像检测技术对感染不同生长阶段米象的小麦颗粒进行成像,试图通过图像分析来确定小麦内部米象的幼虫、蛹和成虫等不同生长阶段,并利用随机重复来评价结果可靠性。通过对被感染米象虫卵不同天数小麦的图像分析发现,图像灰度分布直方图随感染天数变化明显,低灰度值区域（灰度值为10～102）的灰度区域像素点随感染天数增加而减少,中灰度（灰度值为103～162）和高灰度区域（灰度值为163～232)则随感染天数增加而增多。使用包括图像灰度分布和纹理特征等47个特征值,利用线性判别分析（Linear Discriminant Analysis,LDA）与二次判别分析（Quadratic Discriminant Analysis,QDA）建立判别模型,并通过多次随机重复抽样（1 000次）对模型预测效果进行评估分析。结果表明：在95% 置信区间下,在感染与未感染小麦的分类判别中,LDA的判别准确率都在76%以上,除幼虫外生长阶段判别正确率达到95%以上;而QDA的平均判别准确率较低且判别误差也相对较高。因此,该研究使用基于随机重复的LDA判别小麦是否受到米象感染和区分不同生长阶段是准确可靠的。     

仓内稻谷干燥的多尺度多层结构热质传递模拟及试验

为研究仓内稻谷干燥的热质传递机理,确定稻谷颗粒内部不同组织结构特性对干燥过程的影响,以仓内稻谷堆为研究对象,针对谷粒的多层结构问题,运用多尺度理论、热质传递原理和孔道网络方法等知识,建立了仓内稻谷热风干燥的多尺度多层结构热质传递模型,并进行了稻谷堆热风干燥试验,模拟分析了仓内稻谷的干基含水率、温度分布以及孔隙汽相的温度分布等情况。结果表明:建立的热质传递模型可有效模拟仓内稻谷干燥过程,干燥器尺度下仓内稻谷的平均干基含水率的模拟值与试验值的最大相对误差为7.6%,颗粒尺度下单颗粒稻谷干基含水率的模拟值与试验值的最大相对误差约为6.8%;稻谷颗粒内部传热比传质速率快,颗粒内存在较大的水分梯度。稻谷胚扩散系数对干燥的影响较大,其次是稻谷壳扩散系数,稻谷衣扩散系数影响最小。研究结果为稻谷就仓干燥的品质及工艺分析提供了理论基础。     

水稻谷粒与脱粒元件碰撞过程的接触力学分析

针对中国水稻在机械化收获过程中稻谷损伤严重,脱粒装置的设计仍以经验为主等现状,从碰撞的角度,建立了谷粒与脱粒元件接触过程的位移量和最大压力分布方稃,并以钉齿脱粒滚筒为例,求得了稻谷产生应力裂纹或破碎时稻谷与脱粒元件碰撞的临界相对速度,室内台架试验验证了理论分析的正确性,为深入研究水稻谷粒与脱粒元件的相互作用、稻谷的脱粒损伤机理以及脱粒装置的设计提供了理论依据.     

基于CT扫描与细观力学的植物侧根固土机理分析

为了探寻植物根系加固土体、防护边坡的作用机理,该文从细观角度对根系固土的力学特性进行了探讨,并利用长江科学院研制的CT三轴仪,分别对素土样和2种含根土样进行不固结不排水的CT实时三轴剪切试验。通过对试样3个断面在不同应变时刻所对应的CT扫描数据进行定量分析发现,3个扫描层中素土样的(CT数均值)ME-ε1关系曲线下降段和(CT数方差)SD-ε1关系曲线上升段的变化幅度均大于2种含根土样曲线相应阶段的变化幅度;这说明含根土体内部缺陷发育速度更慢,含根土样内部裂纹萌生和扩展得更加缓慢,根系具有阻裂作用。文中重点对3种土样在高度的7/16处的断面上的CT扫描图片进行了定性和定量分析。利用Matlab软件自编后处理程序,对CT扫描图片进行了二值化处理,并统计出断面上的裂隙率、根附近区域及其之外区域的总裂隙大小、最大裂隙区域的长度和宽度信息。通过对含根土样和素土样受压过程的CT演化图片和断面上统计的裂缝数据信息进行比较分析,来对比说明素土和含根土样中裂纹扩展以及试样破坏过程的差异,从而揭露了根系的阻裂作用和桥联作用。最后得出根系固土的细观力学机理主要表现为根系对土体的阻裂作用和桥联作用。     

基于颜色特征的棉田绿色杂草图像识别方法

为实现棉田精确喷洒除草剂的自动化作业,该文基于颜色特征开展棉田中绿色杂草与棉苗的自动识别研究。利用苗期棉花茎秆呈暗红色的特点,首先使用Otsu法对所获图像的超红特征灰度图像和超绿特征灰度图像进行动态阈值分割,分别获取棉苗茎秆和绿色植物的二值图像。然后从棉苗茎秆二值图像中提取棉苗茎秆坐标,将棉苗茎秆与绿色植物二值图像进行位置信息融合,确定绿色植物二值图像中的棉苗区域,从而识别出各个绿色杂草区域并确定其区域质心和面积。通过15幅棉田绿色杂草图像进行试验表明,在棉苗茎秆不被叶片遮挡以及棉苗和杂草间不出现重叠的情况下,绿色杂草可以完全识别,棉苗的识别率可达到74%以上。     

基于CT扫描的煤矿排土场土壤孔隙三维多重分形特征

土壤孔隙对水分、养分的运移起着重要作用,重构土壤孔隙状况反映着复垦土壤质量的高低。本研究基于Math Works Matlab(2009a)平台,在对土壤孔隙CT扫描图片三维重建的基础上,运用多重分形理论对安太堡露天煤矿不同复垦年限排土场重构土壤(23年、20年、0年)以及原地貌土壤进行三维多重分形定量表征,以探讨重构土壤孔隙空间分布规律。结果表明:重构土壤孔隙三维结构具有多重分形特征,信息熵维D1、广义维数谱曲线弯曲程度△D、多重分形谱谱宽△α随着复垦年限逐渐增大,土壤孔隙状况得到改善,土壤孔隙分布越趋于复杂,变异程度较高;重构土壤及原地貌土壤孔隙三维分布多重分形谱函数△f0,呈左钩状,大概率孔隙占主要地位,孔隙分布不均匀。多重分形参数D1、D0-D1、△D、△α、△f间具有较好的相关性,从不同角度上反映了土壤孔隙三维分布的非均质性。     

糙米机械破碎力学特性试验与分析

为了研究糙米机械破碎力学特性及其与籽粒结构特性的关系。采用物性测试仪对糙米的锥刺、三点弯曲、剪切、挤压4种机械破碎力学特性进行测试与分析,并对糙米和精米的破碎力学特性(三点弯曲)进行了比较。结果表明:糙米的断裂是由于内部胚乳组织不均匀,在外力作用下首先形成内部裂纹,裂纹尖端处的应力集中又进一步促进裂纹扩展,最终导致籽粒断裂;厚度为(1.0±0.5)mm的不同样品锥刺破碎力在10N左右,各样品籽粒内部的结合力相差较小,籽粒的断裂主要与厚度及胚乳特性有关,其中三点弯曲力更能反映籽粒的破碎特性,糙米的糠层对籽粒有一定的保护作用,糙米力学特性比精米好。该文为糙米储藏加工技术参数的确定提供依据。     

Distribution of Protein Bodies and Phytate‐Rich Inclusions in Grain Tissues of Low and High Iron Rice Genotypes

The present study aims to understand whether genotypic differences in grain iron (Fe) concentration in four rice genotypes are related to its association with protein bodies containing phytate‐rich inclusions. Rice genotypes with high and low grain Fe concentrations in unpolished brown rice were grown in a greenhouse at Chiang Mai, Thailand, and grains were harvested at maturity. The presence of protein bodies and phytate‐rich inclusions in rice grain tissues were examined by means of light and transmission electron microscopy (TEM). The composition of mineral elements in different grain tissues was examined using energy dispersive X‐ray microanalysis (EDX) and chemical analysis. The relative distribution pattern of protein bodies in the tissues was similar among the four rice genotypes, which resembled the pattern of grain N concentrations in these tissues. The high grain Fe genotypes (based on brown rice Fe concentration) had more protein bodies containing phytate‐rich inclusions in the embryo and aleurone layer tissues than the low Fe genotypes. Phytate‐rich inclusions were not detected in the endosperm tissues in all genotypes. In conclusion, the presence of protein bodies with phytate‐rich inclusions predominantly in the embryo and aleurone regions of the grain is an important parameter contributing to the variation in brown rice Fe concentration among the genotypes, but not in the white rice (the endosperm). Iron associated with the phytate‐rich inclusions present in the embryo and aleurone layer tissues are largely lost during the polishing process to produce white rice.     

Opportunities and Challenges in Processing of By‐product of Rice Milling Protein as a Food Ingredient

The by‐product of rice milling (BRM), known as commercial rice bran, is the coproduct of rice processing. It is a mixture of outer layers of the grain, the embryo, and some of the starchy endosperm, and these are separated from brown rice to produce white, milled rice. This mixture contains a high concentration of protein (12–20%) in comparison with that of brown rice (7.1–8.3%) or white rice (6.3–7.1%) and is therefore an abundant and cheap protein source. Nearly 70% of the proteins in BRM are albumins and globulins, which are high in solubility, digestibility, and nutritional value. The BRM proteins are hypoallergenic and gluten‐free. With these properties, this type protein has many advantages as a unique and valuable protein source in markets such as protein supplements. The BRM protein can be extracted by physical, alkali, and enzymatic methods, which give yields ranging from 13% to more than 90%. This review highlights the opportunities and challenges in processing of BRM protein as a food ingredient.     

基于小波变换的稻米爆腰检测技术研究

稻谷裂纹(俗称爆腰)是导致大米在加工过程中破碎的重要原因，爆腰的检测对裂纹的研究和控制有重要意义。本文提出了一种新的爆腰检测方法。它利用小波变换在图像边缘提取和去噪中的优越性，通过对二进尺度下图像小波变换局部极大值的检测，提取边缘特征，去除噪声，对糙米爆腰图像中的裂纹进行了有效识别。从而实现爆腰率的自动检测，准确率达到92%以上。与传统的检测算子相比，取得了更为良好的效果。     

Storage Stability of Flour‐Blasted Brown Rice

Brown rice was blasted with rice flour rather than sand in a sand blaster to make microperforations so that water could easily penetrate the brown rice endosperm and cook the rice in a shorter time. The flour‐blasted American Basmati brown rice, long‐grain brown rice, and parboiled long‐grain brown rice samples were stored in Ziploc storage bags under atmospheric conditions and in vacuum‐packed bags. They were periodically tested for over 10 months for changes in water absorption, free fatty acid (FFA), peroxide value (POV), viscosity changes of flour using the Rapid ViscoAnalyser (RVA), and texture of whole cooked kernel using a texture analyzer during cooking. Flour‐blasted brown rice absorbed less water but needed less cooking time than its counterpart that was not flour‐blasted. There was an increase in FFA, POV, peak viscosity (PV), final viscosity (FV), breakdown viscosity (BD), and setback viscosity (SB) during storage of flour‐blasted brown rice for 300 days, but no change was observed in texture (hardness, gumminess) and water absorption. The combined coefficient of correlation (including all types of rice) between FFA and FV is r = 0.86 and between FFA and SB is r = 0.90 at P < 0.0001.     

广西早籼品种(组合)的稻米品质状况及改良目标

广西多数早籼品种(组合)的糙米率、精米率、粒长、粒形、糊化温度、胶稠度、蛋白质含量等指标。达到了农业部(NY122-86)二级优质食用稻米标准。但完整米率的达标率偏低,胚乳的垩白程度偏大,垩白粒率偏高,直链淀粉含量偏高,米粒的蒸煮延长性差。今后,早籼稻的品质育种应把提高完整米率,降低直链淀粉含量和提高胚乳的透明度作为品质改良的主攻目标。     

双胚苗水稻种子的扫描电镜观察

以同源四倍体双胚苗水稻品系(D07-04-01)及其衍生后代(01-04-01,D07-02-01,DP07-04-01)为研究材料,利用扫描电镜技术和X射线衍射技术对稻米的垩白性状、淀粉粒的形态特征和淀粉的晶体特性进行了初步研究。研究结果表明,与其他材料相比,双胚苗二倍体品系D07-02-01的垩白粒率、垩白度和垩白大小均最小,稻米的自然横断面中部无明显辐射状,裂痕少且浅,"粗短形"的不规则多边形胚乳细胞与淀粉粒分布均匀,多面体状淀粉粒呈现典型的晶体结构,数目多且排列致密,球形单粒淀粉粒和块状不规则的复粒淀粉体数目比较少,相对结晶度高,直链淀粉含量低,即外观品质和食味品质均比其他四倍体品系好。