南疆红枣颜色品质特征分级实验装置的设计与研究.docx

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南疆红枣颜色品质特征分级实验装置的设计与研究

**届毕业论文

南疆红枣颜色品质特征分级实验装置的设计与研究

学生姓名

学号

所属学院

专业

班级

指导教师

日期

塔里木大学机械电气化工程学院制

前言

红枣是深受人们喜爱的一种水果。

我国是世界红枣第一大生产国,我国红枣的出口量和创汇额这几年有了显著的提高,但仍远远低于红枣先进生产国的水平。

原因有很多,一个主要的原因就是忽视了采后处理.水果的采后商品化处理包括下面几个部分:

挑选、清洗、打蜡、分级和包装,其中分级是最重要的一个环节。

目前我国主要采用人工分级,但人工分级不仅费时、效率低下,而且分级质量与检验员自身的技术水平有很大的关系,难以保证出口红枣的品质。

分级的效率低已经成为制约加工效率的一个瓶颈因素。

所以迫切需要开发出自动分级系统。

颜色和着色度是水果重要的外观品质之一,也是分级的一个重要标准.本文就从颜色方面入手,来研究红枣的分级系统。

整个处理系统包括:

预处理、特征提取、分级这三个方面。

预处理是图像处理中一个重要的环节,只有采用的预处理方法合适,才能使后面的特征提取顺利进行。

论文根据图像的具体问题和处理效果最终确定下面几种预处理方法:

灰度的线性拉伸、平滑化去噪、最小误差法分割图像和轮廓提取,最终结果显示这些方法适合作为红枣分级系统的预处理过程。

色差仪可以讯速、准确地测量同种材料下两种颜色的色差值，采用LCD显示技术，操作简便明了。

该仪器可用来测量同种材料下各种颜色间的色差，能够精确测出同种材料下两种颜色间的色差值，即△E以及△L，△a,△b值，可以查看所测量颜色的△E、△lab、△lch值。

特征提取是处理系统的核心部分,特征提取得好,后面的分级才会顺利。

论文主要使用的是统计投影面上像素点数的方法,这种方法简单、快捷。

当红颜色集中在被拍摄红枣的中间部分,这种方法求出来的面积比相差不大,但是若红颜色比较靠近边缘,那么它们之间的差异就比较大.根据对红枣的色度直方图进行分析,并参考色度的概念最终选定了色度阈值将红枣上面的鲜红、浓红颜色分割出来。

关键词：

红枣；颜色；图像处理；分级

Abstract

Redjujubeislovedbypeopleofakindoffruit.Ourcountryisredjujubethefirstlargestproducerintheworld,China'sexportsofredjujubeandChuangHuiEhasimprovedsignificantlyovertheyears,butstillfarbelowtheredjujubeadvancedtheleveloftheproducer.Therearemanyreasons,oneofthemainreasonsisignoredbypost-processing.Postharvestoffruitcommercializationprocessincludesthefollowingseveralparts:

selection,cleaning,waxing,gradingandpackaging,includingclassificationisoneofthemostimportantlink.Atpresentourcountrymainlyadoptsmanualgrading,butartificialclassificationnotonlytime-consuming,inefficient,andthesizingqualityandtheinspector'sowntechnicallevelhasalottodo,difficulttoguaranteethequalityoftheexportofjujube.Classificationoflowefficiencyhasbecomeabottleneckrestrictingtheefficiencyfactor.Sotheurgentneedtodevelopautomaticclassificationsystem.Colortocolorisoneoftheimportantfruitappearancequality,isalsoaimportantstandardofclassification.Inthispaper,fromtheaspectsofcolor,tostudytheredjujubegradingsystem.

Thewholeprocessingsystemincludes:

pretreatment,featureextraction,classifyingthethreeaspects.Pretreatmentisanimportantroleinimageprocessing,preprocessingmethodsonly,canmakethebackofthefeatureextraction.Paperaccordingtotheimageofthespecificproblemsandultimatelydeterminethefollowingseveralkindsofpretreatmentmethodtreatmenteffect:

graylinearstretching,smoothingdenoising,theminimumerrormethodofimagesegmentationandcontourextraction,thefinalresultshowsthatthesemethodsissuitableforthepretreatmentprocessastheredjujubegradingsystem.

Featuresextractionisthecorepartoftheprocessingsystem,togetgood,thebackoftheclassificationwillbesmoothly.ThesismainlyUSESthestatisticalmethodofpixelpointsonplane,thismethodissimpleandfast.Especiallypopularcolorisconcentratedinthemiddlepartoftheredjujube,thearearatioofthismethodseeksoutdifferenceisnotbig,butiftheredcolorismoreclosetotheedge,thenthedifferencesbetweenthemarelarger.Accordingtothechromaticityhistogramanalysisofredjujube,andrefertotheconceptofchromaticityfinallyselectedthechromathresholdwillbeabovetheredjujubered,thickredcolorpartition.

KeywordRedjujubes;color;Imageprocessing;classification;visualization

1引言

1.1研究目的和意义

南疆地区是我国目前红枣生产栽培唯一最佳优势生态区域，由于常年降雨量在30-60毫米左右，年光照时数长，而且早晚温差大等诸多天然优势决定了这个地区成为我国唯一一个红枣生产最佳区域。

根据这一区域红枣发展现状及生产红枣质量和市场状况与所选品种剖析，发现红枣的分级技术目前还不完善，由于红枣分级也属食品工业，所以我这次选择了利用红枣的颜色对红枣分级进行研究。

食品工业是一个非常重要的工业,而颜色是食品工业中令人感兴趣的主要表现性质。

而在市场上，顾客很少通过品尝食品来检验食品的优劣，然而可以用眼睛，通过外观来辨别食品的质量当谈到用颜色的测量方法来分选食品时，以前的分级方法都无所助益。

现在，人们可选用一种以食品光学特性为根据的颜色测量分选方法和仪器，那就是HP-C220色差仪，它是以光纤光谱仪为核心，,由光源发光照射在食品表面,经食品表面反射的光通过光纤传输到光谱仪,这种色差仪可以通过USB接口直接与电脑连接,通过安装在电脑中的测量软件就可以直接在电脑屏幕上看到食品颜色的详细信息。

通过这套装置,物体反射的光能量可以换算为三刺激值X，Y，Z。

这些值描述了人眼对三原色的生理反应。

X，Y和Z值可以被转换到统一的色彩空间，例如L*，a*和b*。

食品按其半透明度和浊度的差异，在光学上有很大的变化。

由于许多食品保留了起始原料的外观和结构的自然生长物质，它们在组织和结构上有很大的不同。

颜色是食品工业中令人感兴趣的主要表现性质，如果颜色应该相同的产品在颜色上存在明显的差异，该产品一定出了问题。

虽然产品的外观与质量并不是一回事，然而食品的表现却与质量有广泛的联系。

颜色比滋味、气味和质地更易测量。

今天，消费者对食品外观要求日趋严格，食品业人士对颜色测量、光学装置和样品处理技术的需求将会与日俱增。

因为这个限制，食品加工者对原料以及生产的每一阶段产品的外观和颜色的变化都高度重视。

他们也许在其后的产品贮存阶段密切的观察产品的颜色。

产品在生产过程或在等待最终消费者来挑选的货架上都会出现颜色变化，颜色外观和食品质量的密切联系四食品工业对颜色外观广泛感兴趣的根本原因。

目前南疆地区红枣产业缺乏正确引导而致企业老扳、个体都无限制盲目发展导致当前南疆地区红枣面积过大，由于职能部门尚未完全跟上正确引导规范，加之枣农缺乏足够的市场意识，只看到前几年红枣干品高价位运行的丰厚效益，也就无序大面积发展导致今日发展面积已经临近饱和，因近几年南疆所产的普通干品灰枣、骏枣商品果价格较高，国内低收入消费群体一般都接受不了且消费不起这么高的价格，预计将来这四大产枣区红枣商品果走到正常运行轨道后，价格有较大可能回落到一个合理的价格水平！

另外将来更深入对内地中低档市场的开拓和日后普通干枣价格的逐渐下降，内地普通百姓消费南疆的红枣势头肯定大幅度上升。

所以目前产出这么多的普通干枣总产量加之普通干枣商品果价格偏高及国内各地中低档普通干枣市场未完全建立等因素，当前必然给南疆数亿公斤普通干枣带来一定程度的销售压力！

南疆红枣作为我国新疆地区特色水果，将必须加强其品质可视化的检测。

由于目前红枣的检测仍采用原始的人工分级方法,容易受到检测人员身体素质和精神状态影响,主观因素较大,效率低,漏检率高,劳动强度大,因而影响红枣品质指标的评价。

例如,对于红枣果形、颜色、缺陷,仅仅依靠传统人工方法很难做到精确评价。

现代图像处理技术和软件工程的快速发展,使红枣品质可视化自动检测成为可能。

同时,红枣品质分级是进行红枣自动化分级的关键环节。

随着技术的发展，红枣品质可视化必然走机械式道路，不再依靠人工将是红枣分级的必然结果，机械式和基于Matlab技术自动分级技