肉异物识别中肉厚度激光补偿试验系统的研制

农产品形状的不规则性严重影响用X射线成像方法检测农产品的内部品质的检测质量。针对这个问题,该文以肉为研究对象,建立了基于激光的肉厚度补偿试验系统,补偿X射线图像因厚度不同对肉产生的影响。该系统包括X射线图像采集系统、激光图像采集系统,机械传输部分、控制系统及图像处理系统等。用最小二乘法求取肉厚度补偿模型,建立激光图像与厚度补偿图像映射关系,用激光厚度补偿图像与X射线肉图像融合,基于OTSU算法(最大类间方差,automatically perform histogram shape-based image thresholding)提取出融合后的肉X射线图像中的异物。试验结果表明,这种方法能够消除厚度的变化对图像的影响,该研究为支撑为肉异物提取提供了一种准确高效的方法。     

太赫兹波光谱成像技术在肉制品检测中的应用

我国是农产品大国,但由于商品产后处理化水平不高造成出口比例低。生鲜肉制品的快速、准确、在线及无损检测在食品安全分析以及农产品检测中占有重要地位。太赫兹（THz）波作为一项新的、快速发展的技术在很多领域受到广泛关注。当食品安全检测技术面临巨大的机遇与挑战时,太赫兹波光谱成像技术具有高信噪比和动态范围宽等诸多特点,能够获得肉制品在THz波段的时域频域信息,不但能够辨别物体的形貌而且能够鉴别内部组成部分,因此在食品安全检测领域有独特的优势。简要介绍了太赫兹波概念、特点和与其他检测方法的对比,并讨论了在肉制品检测中的研究前景及受限因素。      

肉中异物X射线检测的肉厚度激光双三角测量方法

针对不规则形状肉X射线系统成像受肉厚度影响产生灰度偏差的问题,提出一种激光三角法测量肉的厚度以补偿X射线图像灰度偏差的方法,建立了激光测量肉厚度模型及一种基于对称式结构的激光双三角法肉厚度测量系统。通过标定将左右CCD相机采集的两幅激光图像统一到同一个坐标下,采用基于灰度的图像拼合法将两幅肉激光图像拼合为一个完整的肉激光图像。三维扫描试验表明,肉图像外部形状基本对应,灰度变化相似,肉图像厚度变化与肉厚度轮廓接近。     

银杏种子萌发过程低场核磁T2反演谱解译初探

随着科学技术的发展，低场核磁共振（Low Field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR）横向弛豫时间（Transverse Relaxation Time, T2）反演谱检测技术越来越多的被应用于农业，但当前对T2反演谱的解译尚停留在水分相态分布层面。为探索从物质成分角度对种子T2反演谱进行解译的新方法，该研究以银杏种子为对象，利用低场核磁共振技术检测并对比银杏鲜种、种子粉末及其主要成分试样的T2反演谱，分析各信号峰的形成机理，并以此为依据对其在种子萌发过程中的变化进行解译。研究结果表明：淀粉与蛋白质混合试样T2反演谱的峰T21、T22、T23以及淀粉与油脂混合试样的峰T24在峰顶时间上和种子粉末试样相对应信号峰完全一致；在物质成分及配比完全相同的情况下，种子粉末试样T2反演谱的峰T21～T24的峰顶时间较鲜种分别相差12.98%、32.21%、13.02%、0%，T21、T22峰比例较鲜种分别偏少41.72%、29.33%，T23峰比例偏多92.26%，T24峰比例偏少91.71%，说明种子组织结构会对其内部水分的弛豫时间和相态分布比例造成一定影响。仅从物质成分角度考虑，种子内水分的弛豫时间主要在淀粉、蛋白质的影响下表现为T21、T22、T23，在淀粉和油脂的影响下表现为T24。由此认为峰T21、T22主要为吸附在淀粉和蛋白质上相态不同的结合水的信号，峰T23为主要被淀粉和蛋白质束缚后产生的半结合水的信号，峰T24主要为种子中自由水的信号（少量源自油脂）。此外，种子即将裂壳时将形成T2a（峰顶时间在10 ms左右）、T2b（峰顶时间＞1 000 ms）2个新信号峰，可作为预示种子萌发状态即将发生重要变化的"预兆峰"。提出的从化学组分及核磁检测原理角度对银杏种子萌发过程T2反演谱进行解译的新途径，可为基于LF-NMR方法对种子萌发过程中化学组分变化进行活体分析提供参考。     

基于CFD的农药药水混合过程仿真与试验(英）

混药器是农药在线混合时能够使农药均匀到达目标的关键部件,对混药器内部流场进行具体分析以及动态显示,有助于混药器设计合理的混药器结构。该文在研究混药器混合机理的基础上,设计了4种不同结构形式的混药器,利用CFD软件,对其内部流场进行了数值模拟并对其进行了分析,发现吸药口在喉管后的混药器结构其吸药性能最好,通过试验,进一步证实了仿真结果的可靠性。     

基于光谱成像的猪肉新鲜度空间分布预测评价方法

新鲜度指标在像素位置缺乏微观参考值,因此将基于均值光谱的化学计量学模型应用到像素光谱时,无法对指标空间分布预测质量进行直接评价.提出了基于准度和精度的评价方法,以兴趣区域内各像素位置微观预测值的统计均值相对于理化检测值的决定系数和均方根误差作为准度评价指标;根据新鲜度指标的理论允许范围,以TVB-N微观预测值小于零的像...     

基于低场核磁成像的银杏胚检测及分类

银杏胚的有无及发育状况直接影响播种后的发芽率,而这些无法人工检测。该研究基于低场核磁共振成像（Low-field Magnetic Resonance Imaging,LF-MRI）技术,结合深度学习,探索研究银杏种子内部缺陷检测方法。设计了一种基于改进的VGG-16迁移学习图像分类方法,在利用VGG-16卷积层对数据集进行迁移学习时,对模型的学习率、模型结构和归一化3个方面进行改进,比较研究调整初始学习率与更新周期、将全连接层替换为全局卷积层或全局平均池化层并扩展8种微调模型、添加3种归一化层对模型性能的影响。结果表明,全局平均池化层调用方便,能够替代全连接层融合深度特征,提升模型性能;分类输出层置于全局平均池化层后的分类效果较好;组归一化能提升模型性能,并使验证曲线收敛更稳定;学习率对迁移学习模型性能影响极大,使用分段常数衰减策略针对具体应用可有效提高模型性能。相比较VGG-16,该研究构建的基于VGG-Net的银杏种子MR图像识别模型（Ginkgo seed low-field MR images recognition model based on VGG-Net, GV）大小降低89%,参数量降低89%,训练时间减少64%,训练集与验证集损失分别降低64%与45%、准确率分别提高2.4与2.5个百分点,对正常、孔洞、有胚和无胚4个类别的银杏种子平均分类准确率达到97.40%。研究结果为无损监测银杏种子萌发过程、合理预测种子播种后的发芽率提供了思路。     

激光及X射线肉图像同步采集系统设计及实验

提出了一种不规则肉碎骨图像检测方法,设计了一种基于激光三角法以及软X射线技术的肉碎骨图像采集的在线检测系统。该系统由X射线图像采集部分、激光图像采集部分、机械传输部分、PLC控制系统部分和图像处理系统组成。采用小型单元式PLC作为控制核心,检测肉位置和触发激光及X射线采集图像,肉图像采集软件在Visual C#2008环境下结合环境下结合HALCON函数库实现,系统调试运行正常,可实时同步采集肉动态激光图像及X射线图像。利用肉激光图像和X射线图像进行图像融合实验。结果表明,小波算法速度快,融合后的图像失真少,更加接近于原X射线图像,更有利于肉图像碎骨信息的提取。     

基于高光谱成像的肉品检测去条带噪声方法

推扫式高光谱成像系统通常因电荷耦合器件（Charge Coupled Device,CCD）各像元响应不一致而产生条带噪声,该研究以猪肉为研究对象,设计一种基于多块标准反射率板进行逐波段逐像素相对辐射定标的去除条带噪声方法。该方法基于最小二乘法,利用不同反射率标准板的反射率值与CCD输出值,采用多项式拟合出接近于各个波段逐像元真实响应函数的拟合响应函数;选取每一波段图像中的任一像元作为参考,将其余像元与参考像元的拟合响应函数做差,作为其余像元的补偿函数,再采用样本的输出值加补偿值以校正样本。分别采用逐波段逐像素相对辐射定标法和传统矩匹配法对猪肉高光谱图像进行处理,并以四阶标准反射率板各反射区均值与参考值的绝对误差评估反射率校正结果。结果表明,逐波段逐像素相对辐射定法在有效去除条带噪声的同时,不会产生新的噪声,同时能够保持原始图像的灰度分布,校正后图像条带系数最大值比原始图像减少63.5%;相比矩匹配法,反射率误差大幅下降,其中条带系数最大波段（200波段）4个反射区的绝对误差为0.003～0.089,随机抽取波段（300波段）4个反射区的绝对误差为0.009～0.083。该研究为消除条带噪声提供了一种可靠方法,同时为提高后续基于推扫式光谱成像的指标空间可视化精度奠定了良好的基础。     

脂溶性农药旋动射流混药器结构分析与混合均匀性试验

以研究乳油、悬乳剂等脂溶性农药在线混药均匀性为目的,基于产品结构分析旋动射流混药器的混合机理,并提出提高混药器混合效率的措施:继旋器起旋、螺旋收缩管、分流器切向径流和在扩散管中增加导叶等方式提高混合液旋动效率。研究了这些措施对在线射流混药器混合效果的影响。为了提高旋转效率,减少阻力损失,继旋器内设有3个导叶,导叶高度6.5 mm,导叶包角15°;扩散管内导叶高度由0逐渐增加到6.5 mm,导叶包角15°;分流器进药采用切向进入,切向角β根据农药黏度、浓度等不同而改变;收缩管收缩度为0.095,收缩管螺距128 mm,收缩角16°。经过数值仿真,水和农药能够实现螺旋状流动,喷头处药液容积分数分布均匀性指数为0.999 5,药液分布一致。试验结果发现:旋动射流混药器出口与喷头直接连接时,农药需要药泵注药才能实现在线混合;混药器出口最大混合比为99.442 5%,旋动射流混药器能够实现脂溶性农药和水均匀混合。