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基于改进惯性矩算法的冷鲜猪肉新鲜度激光散斑图像检测

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农业工程学报 2017年第7期33卷 268-274页

作者：蔡健荣刘梦雷孙力卢越杨杭江苏大学食品与生物工程学院镇江212013

为了探究激光散斑技术检测冷鲜猪肉新鲜度的可行性,用660和465 nm 2种波长的激光对宰后24 h的猪肉样本在7 d内的激光散斑图像进行采集。以时间序列散斑(time history of speckle pattern,THSP)图像的惯性矩(inertia moment,IM)作为散斑... 详细信息

为了探究激光散斑技术检测冷鲜猪肉新鲜度的可行性,用660和465 nm 2种波长的激光对宰后24 h的猪肉样本在7 d内的激光散斑图像进行采集。以时间序列散斑(time history of speckle pattern,THSP)图像的惯性矩(inertia moment,IM)作为散斑活性,研究冷鲜猪肉散斑活性随货架期的变化规律。通过分析2种波长不同行的选取对IM值的影响,发现不同波长其奇偶行IM的规律不同,并针对传统IM算法容易出现异常值、稳定性差等缺点提出3点改进:设计排序算法动态选择散斑活性最高峰及周围2个相邻行,依此计算样本IM值;改进共生矩阵的修正矩阵计算方法;改进非零元素偏离对角线距离的计算方法。结果显示,改进方法可以有效地抑制异常值干扰,冷鲜猪肉散斑活性随货架期呈现先上升后下降的变化趋势。根据测得的挥发性盐基氮值(total volatile basic nitrogen,TVB-N)和散斑活性IM值建立猪肉新鲜度等级预测模型,结果显示465 nm波长的激光判别效果要好于660 nm激光,其训练集和预测集的识别率能达到87.5%和89.29%。试验结果表明利用激光散斑技术检测冷鲜猪肉新鲜度的具有可行性。

关键词：图像处理无损检测算法冷鲜猪肉新鲜度激光散斑惯性矩共生矩阵

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基于机器视觉自然场景下成熟柑橘识别

农业工程学报 2008年第1期24卷 175-178页

作者：蔡健荣周小军李玉良范军江苏大学食品与生物工程学院镇江212013

采用2R-G-B色差分量,通过Ostu自适应阈值算法进行图像分割,利用形态运算消除分割后随机噪声,并对分割区域进行标记,利用区域面积和区域最小外接矩形长宽比参数进一步去除背景区域。对于多果重叠问题,利用T=Sqrt(S×I)形成新的图像提取边... 详细信息

采用2R-G-B色差分量,通过Ostu自适应阈值算法进行图像分割,利用形态运算消除分割后随机噪声,并对分割区域进行标记,利用区域面积和区域最小外接矩形长宽比参数进一步去除背景区域。对于多果重叠问题,利用T=Sqrt(S×I)形成新的图像提取边界,再结合形态学运算实现分割。最后利用优化的圆形Hough变换提取目标图像的形心坐标及半径,恢复遮挡果形。经验证有95%果实能正确识别。

关键词：机器视觉成熟柑橘图像识别特征提取圆形Hough变换

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基于高光谱成像技术的猪肉嫩度检测研究

光学学报 2010年第9期30卷 2602-2607页

作者：陈全胜张燕华万新民蔡健荣赵杰文江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013

提出了基于高光谱成像技术的猪肉嫩度检测方法。利用高光谱成像系统获取78个猪肉样本在400～1100nm范围的高光谱图像数据;通过主成分分析高光谱数据进行降维,从中优选出3幅特征图像,并从每幅特征图像中分别提取对比度、相关性、角二阶... 详细信息

提出了基于高光谱成像技术的猪肉嫩度检测方法。利用高光谱成像系统获取78个猪肉样本在400～1100nm范围的高光谱图像数据;通过主成分分析高光谱数据进行降维,从中优选出3幅特征图像,并从每幅特征图像中分别提取对比度、相关性、角二阶矩和一致性等4个基于灰度共生矩阵的纹理特征变量,这样每个样本共有12个特征变量,再通过主成分分析提取6个主成分变量,并参照剪切力方法测得的样本嫩度等级结果,利用神经网络方法构建猪肉嫩度等级判别模型。模型对校正集样本的回判率为96.15%,预测集样本的判别率为80.77%。研究表明高光谱图像技术可以用于猪肉嫩度等级水平的检测。

关键词：光谱学高光谱成像检测嫩度

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马铃薯薄片干燥过程热变形量分析

食品科学 2021年第23期42卷 123-128页

作者：李雅琪张鹏起蔡健荣白竣文孙力江苏科技大学粮食学院江苏镇江212004 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013

为研究马铃薯薄片热风干燥过程中热变形量变化,本文通过三维点云结合数字图像分析技术,研究不同直径(22、33、44 mm)和厚度(1、3、5 mm)马铃薯薄片在干燥过程中形态变化情况。将三维点云数据转换至16位灰度图像,根据所获取图像特征,采... 详细信息

为研究马铃薯薄片热风干燥过程中热变形量变化,本文通过三维点云结合数字图像分析技术,研究不同直径(22、33、44 mm)和厚度(1、3、5 mm)马铃薯薄片在干燥过程中形态变化情况。将三维点云数据转换至16位灰度图像,根据所获取图像特征,采用阈值分割、形态学处理及中值滤波等数字图像处理方法实现了马铃薯薄片高度信息离群点去除、孔洞填充;通过马铃薯薄片时变伪彩色等高线图,结合干燥收缩机制解析翘起高度(简称“高度”)时变情况,干燥过程中高度收缩经历了规律性翘曲、坍塌和卷曲3个阶段;以高度均值变化率为量化指标,发现高度均值变化率拐点时间点与厚度呈正相关,与直径无关,拐点前不同个体高度具有较高的一致性,拐点后高度个体差异性明显。提取了拐点和终止点处的均值变化率及平行样品之间的方差为特征点进行分析,发现在拐点处,直径和厚度对均值变化率和方差均影响不大,在厚度为5 mm时,其均值变化率的平均值为-39.55%;在终止点处,均值变化率、方差与直径成正相关,与厚度呈负相关关系,厚度为1 mm、直径为44 mm的马铃薯薄片均值变化率和方差分别达到了317.38%和199.34%。本实验以高度值为指标,对马铃薯薄片干燥过程中的形态变化分析,可为后续干燥工艺智能化控制提供理论依据。

关键词：热风干燥马铃薯薄片图像处理高度形变时变规律

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利用高光谱图像技术评判茶叶的质量等级

光学学报 2008年第4期28卷 669-674页

作者：陈全胜赵杰文蔡健荣 Vittayapadung Saritporn 江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013

针对茶叶品质无损检测时内外品质难以同时兼顾的问题,利用高光谱图像技术检测茶叶质量。设计一套基于光谱仪的高光谱图像系统采集数据;通过主成分分析,从海量数据中优选出三个波长段的特征图像;从每个特征图像中分别提取平均灰度级、标... 详细信息

针对茶叶品质无损检测时内外品质难以同时兼顾的问题,利用高光谱图像技术检测茶叶质量。设计一套基于光谱仪的高光谱图像系统采集数据;通过主成分分析,从海量数据中优选出三个波长段的特征图像;从每个特征图像中分别提取平均灰度级、标准方差、平滑度、三阶矩、一致性和熵等6个基于统计矩的纹理特征参量,每个样本共有18个特征变量;再通过主成分分析对这18个特征变量进行压缩,提取8个主成分因子建立基于反向传播神经网络的茶叶等级判别模型。模型训练时的总体回判识别率为97%;预测时总体识别率为94%。结果表明,高光谱图像技术可以用于茶叶质量等级水平的评判。

关键词：图像处理高光谱图像主成分分析反向传播神经网络茶叶评判

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基于声学特性的禽蛋裂纹实时在线检测系统

农业机械学报 2011年第5期42卷 183-186页

作者：孙力蔡健荣林颢赵杰文方根根江苏大学食品与生物工程学院镇江212013 江苏大学机械工程学院镇江212013

设计了一套基于数字信号处理器DSP(TMS320F2812)的禽蛋裂纹在线检测系统,系统以禽蛋声学特性为基础,通过采集并分析敲击禽蛋产生的响应信号,可实现禽蛋裂纹的在线、实时检测。根据大量完好和裂纹禽蛋敲击响应信号特征的差异,提取了5个... 详细信息

设计了一套基于数字信号处理器DSP(TMS320F2812)的禽蛋裂纹在线检测系统,系统以禽蛋声学特性为基础,通过采集并分析敲击禽蛋产生的响应信号,可实现禽蛋裂纹的在线、实时检测。根据大量完好和裂纹禽蛋敲击响应信号特征的差异,提取了5个特征参数,建立相应判别模型,快速检测裂纹禽蛋。系统对75个完好和95个裂纹鸡蛋进行了在线检测试验,判对率分别为92.0%和90.5%,检测速率为5个/s,满足在线检测的要求。

关键词：禽蛋裂纹声学特性数字信号处理在线检测

基于近红外光谱和机器视觉的多信息融合技术评判茶叶品质

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农业工程学报 2008年第3期24卷 5-10页

作者：陈全胜赵杰文蔡健荣 Vittayapadung Saritporn 江苏大学食品与生物工程学院镇江212013

首次提出利用近红外光谱和机器视觉的多传感信息融合技术评判茶叶品质。试验以4个等级的炒青绿茶为试验对象,对获取的图像特征信息和光谱特征信息,通过主成分分析提取相应的主成分得分向量构成模式识别的输入。利用BP神经网络方法建立... 详细信息

首次提出利用近红外光谱和机器视觉的多传感信息融合技术评判茶叶品质。试验以4个等级的炒青绿茶为试验对象,对获取的图像特征信息和光谱特征信息,通过主成分分析提取相应的主成分得分向量构成模式识别的输入。利用BP神经网络方法建立茶叶综合品质评判模型。在模型的建立过程中,对各个信息的主成分因子数进行了优化。从试验的结果看,在图像信息主成分因子数等于6,光谱信息主成分因子数等于3时,建立的模型最佳,模型训练时的回判率为99%,预测时的识别率为89%。研究结果表明基于近红外光谱和机器视觉技术的多传感信息融合技术评判茶叶综合品质的方法是可行的,评判结果的准确性和稳定性都较单个信息模型有所提高。

关键词：近红外光谱机器视觉多信息融合茶叶检测

可见-近红外光谱用于鲜食葡萄感官偏好的检测

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光谱学与光谱分析 2017年第4期37卷 1220-1224页

作者：袁雷明蔡健荣孙力许登程叶华江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013

水果内部品质影响着消费者的感官偏好,直接决定消费者的购买倾向。为此,可见-近红外光谱技术检测巨峰葡萄内部品质以及感官偏好等级。试验比较了漫反射、透射两种光谱采集方式对葡萄内部品质的检测准确性,结果表明透射光谱更能表征巨峰... 详细信息

水果内部品质影响着消费者的感官偏好,直接决定消费者的购买倾向。为此,可见-近红外光谱技术检测巨峰葡萄内部品质以及感官偏好等级。试验比较了漫反射、透射两种光谱采集方式对葡萄内部品质的检测准确性,结果表明透射光谱更能表征巨峰葡萄的内部品质信息,偏最小二乘(PLS)模型对鲜食葡萄可溶性固形物、总酸度的预测均方根误差分别为0.598%brix,0.048g·L^(-1)。将鲜食葡萄的透射光谱主成分信息与消费者的感官偏好等级之间建立非线性分类模型,得到主成分法结合极限学习机(PCA-ELM)模型分类准确率最好,为78.7%。结果认为反映水果内部信息的光谱可用于消费者感官偏好的初步分类,但其间关系还有待进一步研究。

关键词：鲜食葡萄感官品尝近红外光谱分级内部品质

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水果收获机器人避障路径规划

农业机械学报 2007年第3期38卷 102-105,135页

作者：蔡健荣赵杰文 Thomas Rath Macco Kawollek 江苏大学食品与生物工程学院汉诺威大学园艺与农业工程研究所

在综合分析路径规划研究的基础上,采用基于概率地图的路径规划方法,运用启发式搜索算法对水果收获机器人机械臂运动路径进行实时规划。在搜索过程中,以位姿点密度作为权重使路径向自由空间扩散,避免过度采样。为提高路径规划速度,采用... 详细信息

在综合分析路径规划研究的基础上,采用基于概率地图的路径规划方法,运用启发式搜索算法对水果收获机器人机械臂运动路径进行实时规划。在搜索过程中,以位姿点密度作为权重使路径向自由空间扩散,避免过度采样。为提高路径规划速度,采用延迟碰撞检测策略,可有效降低计算量。采用有向包围盒进行碰撞检测。最后利用虚拟现实技术,对水果收获时要绕过的支架和狭窄区域进行三维计算机模拟。结果显示,路径规划时间均小于0.15s,达到实时要求。

关键词：收获机器人路径规划概率图法分层分解法