计算机视觉在毛叶枣可食率估测中的应用研究

法测量对照情况如表 ４所示 。
Ｆｇ３ Ｔｅｉ ｇｓｏ ｊｂ ｉ ｉ． ｈ ｅ ｆｕｕ ｅｐｔ ｍａ ｊ
通 过 上述 的 图像 分 析 处 理 ， 可 获 得 果 核 的相 关 即 参 数 包 括 中心 坐标 、 点 坐 标 、 形 长 宽 、 价椭 圆 轴 起 矩 等
长、 面积 、 孔面积、Ｌ 孑 个数 等 ８ 项数值 。在本实验 中， ｌ 作为对可食率 的无损 估测 ， 只需取 出平放状态下 的长 轴长度以及立放状态下“ 的面积即可近似算出果核 孔”
２１ ０ ９月 １年
农 机 化 研 究
第 ９期
计 算 机 视 觉 在 毛 叶 枣 可 食 率 估 测 中 的 应 用 研 究
晁 德 起ｈ，章 程 辉 ，黄 勇 平
（ ． 南 大 学 ａ 机 电工 程 学 院 ，ｂ 科 研 处 ，海 口 ５ １ ０ ；２ 海南 植 检 植 保 站 ，海 口 ５ １ ０ ） １海 ． 。． ７ １ １ ． ７ １ １
在我国 ， 叶枣 主要 产地 为海南 、 东 、 建 、 毛 广 福 台 湾等 省 份 ， 般 在 １ 一 １月 份 开 始 上 市 ， 获 期 长 达 ３个 收
月， 在常温可保 鲜 １ Ｏ天 以上 ， 在低 温下可 保鲜 ３ ０天
以上 ， 叶枣 鲜 果 果 皮 较 薄 ， 摘 和 运 输 过 程 中容 易 毛 采
值的处理过程相似 ， 同样 只需要求 出平 放状 态下的长 轴长度 ， 立放状态下的果 实切 面面积并 求 出果实体积
近 似值 即可 ， 体 如表 ３所示 。 具
表 ３ 果实参数
Ｔ ． Ｔ ｅｐｒｍｅｅ ｆｕｕ ｅ ｂ ａ ３ ｈ ａａ ｔ ｏ ｊｂ ｒ ｊ Ｐｘ ｉ
由对 照 表 ４可 知 ： 用计 算 机 视 觉 技 术 估 测 到 的 采 可食率 与 物理 方法 所测 得 的标 准 可食 率 的平 均误 差 为 １４ ％ ， 满足 毛 叶枣 自动分 级 的需要 。 ．７ 可
［ ］ 章程辉 ， 木华 ， １ 刘 王群 ． 毛丹 色泽 品质 的计算 机视 觉分 红
析技术研究 ［ ］ 农业工程学报 ，０５ ２ （ １ ：０ — １ ． Ｊ． ２ ０ ，１ １ ） １８ １ １ ［ ］ 梁伟杰 ， ２ 邓继 忠 ， 张泰 岭． 梨果 面坏损 区域 的计算 机视 觉 检测方法 ［ ］ 农业机械学报 ，０５，６ ７ ：０ — ０ ． Ｊ． ２ ０ ３ （ ） １ １ １３
文 中 阐述 了采 用 计 算 机 视 觉 技 术 ， 据 果 实 大 小 、 依
果皮损伤 、 虫刺伤及果梗完整等指标对毛 叶枣进 行 自
动分 级 的方 法 。
毛 叶 枣不 仅 作 为 新 鲜 水 果 深 受 人 们 青 睐 ， 时 ， 同
其加工性能 良好 ， 加工成果脯 、 蜜饯 、 果酱 、 果冻 、 果丹
摘
要 ： 随着 食 品加 工 业 的 发展 ， 对果 实 的 自动 分 级 技 术 要 求 越 来 越 高 ， 仅 依 据 果 皮 损 伤 情 况 、 泽 、 梗 保 仅 色 果
存 情 况 等 指 标项 来 进 行 水 果 品 质 分级 已不 能 满 足 生 产 需要 ， 可食 率 便 成 为 对 果 实 品质 筛 选 分 级 的一 个 重要 参 考 指 标 。为 此 ， 阐述 了 一种 基 于 计 算 机 视 觉技 术 对 毛 叶 枣 可 食 率 的 无 损 估 测 方 法 ， 即在 不 破 坏 果 实 完 整 性 的情 况 下 ， 过 对 毛 叶 枣 的 ｘ光 透 视 图像 进 行 处 理 ， 别 估 测 出 毛 叶 枣 果 实 和 果 核 的体 积 、 量 ， 而 完 成 对 可 食 率 的 通 分 质 进 估算 。 关键 词 ：毛叶枣 ；可食 率 ；Ｘ射线 ；计算 机视觉
２１ ０ ９月 １年 像 质 量 较差 ， 核 相 对模 糊 。 果
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用 物理 方 法得 到结果 平 均 误差 值 为 １４ ％ ， 以满 足 ．７ 可
毛 叶枣 自动分 级 的需 要 。
３ 果核和果实并非理想的椭球体 ， ） 在利用 Ｎ ｉ Ｉ － Ｖ ｓ ｎＡｓ ｔ ｔ ｉ ｓｓ ｎ 软件进行 亮度调 整、 ｏ ｉａ 图像分割 、 膨胀 、 腐 蚀 、Ｆ 滤波 等操 作 时 ， ＦＴ 致使 平放 状态下 切面 的短轴 并不等于立放状 态下 切面两轴 中的任 一轴长 。而在 理论上 ， 同一个椭球体而言 ， 对 平放 、 立放状态下两个 切面的轴长 ， 少有一对是 相等 的； 至 如果 两对轴 长都 相等 ， 那么这个椭球体则是一个球体 。本文 中只做近 似计算 ， 默认平放状态下切面 的短轴长度为果核椭球 体 的中轴长度 ， 即平 放 、 放两种 状态下 切面 的其 中 立 轴 长 相等 。
色 泽 等果 实 外 观 。 果 核 的体 积 大 小 、 量 轻 重 是 毛 叶枣 可 食 率 估 测 质
盛产于印度和我 国台湾 ， 故又名 印度枣 、 台湾青枣 ， 果 肉富含 Ｖ Ｖ Ｃ， Ｂ族 维生 素 ， 营养价值 高 ， 口感脆 甜 ， 深 受人们 喜 爱。据 测 定 ， 叶枣 果 实 中含 糖 １％ 一 毛 ２
体 积 ， 体 如表 ２所 示 。 具
表 ２ 果核参数
Ｔ ｂ ２ Ｔ ｅｐｒｍｅ ｒｏ ｊｂ ｉ ａ ． ｈ ａａ ｔ ｆｕｕｅｐｔ ｅ ｊ Ｐｘ ｉ
其 中 ， 核 体 积 的求 解 过 程 如 下 ： 先 ， 别 设 长 果 首 分 半轴 、 中半 轴 、 半 轴 为 ｏ ｂｃ度 量 单 位均 设 为 １ 短 ，，； 。将 椭 圆面积 公式 Ｓ 竹 ・ ｃ经 变 形 后 ， 人 椭 圆 椭球 体 ＝ ｂ・ 代
１ 试验前 期准备
１ １ 试验 样 品选 取 ．
损伤 。鉴于毛叶枣 产地相 对集 中 、 鲜期 较短 、 保 不易 储存等特 性 ， 人们 对 鲜果 的快 速 分级 技 术越 来越 重
视 。笔 者 已在 《 叶 枣 的 计 算 机 视 觉 分 级 技 术 研 究 》 毛
一
本试验选取 ２ 颗海 南青枣作 为样本 。海南青枣 ０
实二 者 的体 积 比值 。 同时 ， 过 密度 、 量 、 积 ３者 通 质 体 换 算 关 系 ， 出 果核 、 实 二 者质 量 比值 ， 终 求 得 毛 得 果 最 叶枣 可食 率 。
钙 ４ ｇ磷 ９ ｇ 铁 １８ ｇ ｍ 、 ｍ 、 ． ｍ 及少 量核黄素和氟化物等 ，
其中 Ｖ Ｃ含量是苹果 的 ２倍 、 香蕉的 ３倍 。
本试验需要搭 建 ３个试 验平 台： 础平 台、 基 图像
采集 平 台和 图像 处 理平 台 。
皮等食 品也倍 受人们 欢迎 。毛叶枣食 品加工 业 的发
收 稿 日期 ：２ １ － １ ２ ００ １－ ５
１ 基础平 台 ： 于测量样本 果实及 果核 的体积 、 ） 用
基金 项 目： 科 技 部 科 研 院 所 社 会 公 益 研 究 专 项 资 金 项 目
４ 误 差 水果的可食率采用可食用部分质量 与整 颗
果 实 质 量 的百 分 比来 表 示 ， 即
本试验 中， 造成毛叶枣样本 可食率估 测值 误差存
在 的原 因主要 有 ３个 ： １ 由于果 核 与 果 肉 的粘 连 性 ， 肉剔 除 不 干 净 ， ） 果 导致 在 通 过 物理 方法 测 量 样 本 的 基 本 数 据 时 ， 核 的 果
体 积 实＝ １ ２ ６ ９ ， 核＝ ０３５６ ９ ００３代 ６１０９５ ７ ２ ２ １ ．３
入 可 得 ：４ ９ ． ０ 。 ０ ＝ ８６ ％
同理 ， 可求 出另 外 １ 样 本 的 可 食 率 ， 物 理 方 ９颗 与
表 ４ 毛 叶枣样本可食率
Ｔ ． Ｔ ｅｅ ｉｌ ｒｔ ｏ ｊｊｂ ｂ ａ ４ ｈ ｄｂｅ ａｅ ｆｕｕ ｅ ％
通讯 作者 ：章 程辉 （ ９ ７ ） 男 ， １ ６ 一 ， 江西宁 都人 ， 教授 ， Ｅ ｍ ｉ ｃｌ ＠ （ － ａ ）ｚ ｍ ｌ ｈ
１ ．ｏ 。 ６３ ｔ ｍ
２ 图像采集平台 ： ） 用于获得样本 的 ｘ射线透射图
像 ， 由海南大学 附属医院放射科协 助拍摄获得 ｘ光 先
２１ ０ １年 ９月
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０：１一 垫 ： １一 夔 ： 蕉 墨 墨
第 ９期
一 ■
（） 果核立放影像 ａ （）分割后影像 ｂ 图 ３ 果 核 图像
肘 果实
Ｊ果实 ‘ 果实 Ｄ
将 果实 、 果核 的密度 ｐ 实＝０９２ ，果 果 ．２ Ｐ 核＝ １０３６ ３ ．９ ，
一
基 于计算机视觉 技术对 毛 叶枣 可食 率进 行估测 的研究可以推广到荔枝 、 红毛丹 、 苹果 、 子等水果 的 梨
自动 分级 上 ， 可 以推 广 到 部 分 工 业 产 品 中来 。 随着 也 科 学 技术 的不 断发 展 ， 算 机 视 觉 技 术 的应 用 将 面 向 计
人 民生活 的方方 面 面 。 参 考 文献 ：
可率 里｛ 食＝ ｌ
本文采用的可食率公式为
×％ 。 。
质量和体积都偏大 ， 而致使物理方法估测 到的可食 进 率偏小 。 ２ 采用 ｘ射线获得样本 透视 图像 虽然经济成 本 ） 相对较低 ， 但其所得 图像与采用 ｃ Ｔ所获 图像而言 ， 图
鉴于 ｘ射线图像 中果核形状为近似椭 圆， 比果 相 肉的环状体积而言 ， 计算方便且计算误差相对较小 ， 故
由 毛 叶枣 改 良培 育 而 成 ， 长 速 度 快 ， 年 种 植 当年 生 当 挂 果 。丰产 期 内 ， 产 可达 ２ ０ ｇ 每公 顷 产量 可 以达 株 ０ｋ， 到 ９ ０ ｋ ， ０Ｏ ０ ｇ 市场 价 每 千 克 ４～８元 ， 当地 果 农 带 来 给 很 大 的经 济效 益 。 １２ 试 验平 台搭 建 ．
Ａ
积公式 ÷ 订 ・ ｂ・ 得 出：＝ ＝ ｏ・ ｃ ÷口・ 将 ２ ＝ ｓ ａ
ｊ
７ ｄ ２ ８９ ｓ ４ ８ ｌ ． ４ ，＝ ２ ６代入 即可得 出果 核体 积 ， ６ ＝
２ ２ ９． ３ ０ ５ ５ ６１ ０ ０ ３。
２ ２ 果 实参 数 求值 ．
对 整棵 果 实 图像 的 分 析 处 理 方 法 与 求 果 核 参 数
中图分类号 ：Ｔ ３ １４ Ｐ ９ ．１
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ： ０３ １８ （０ １ ０ － １８ ０ １０ － ８ Ｘ ２ １ ）９ ０ ５ － ４
０ 引 言
毛 叶 枣 （ｎ ｉ ｕｕｅ 属 鼠杨 科 枣 属 果 树 ， 其 Ｉｄａ ｊｊｂ ） ｎ 因
展， 使得人 们在 挑选 毛 叶枣 时越来 越关 心 果核 是 否 小 ， 肉是否多 ， 果 即可食率成 为人们 对毛 叶枣筛选 分 级 的一个重要 指标项 ， 而不再 仅仅 局限于果 实表皮 、
（ ０ ４ Ｉ５ １ ２ ２ ０ ＤＢ Ｊ ７ ） 作者 简介 ：晁德 起 （ ９ ４ ） 男 ， 南泌 阳人 ， １８ 一 ， 河 硕士研 究生 ， Ｅ ｍ ｉ （ — ａ） ｌ
ｓ ｙ ｅ ＠ １ ３． ｏ ｋ ｄ ｑｉ ６ ｔ ｍ。
质量 ， 并根据测 得 的体 积 、 量分别 计算 出果实 和果 质 核的密度值。基础平 台由电子天平 、 称量 器皿 、 量筒 、 镊子 、 玻璃棒和胶头滴管等器材组成 。
１％ 、 白 质 ０ ８ 、 肪 ０ ３ 、 机 盐 ０ ３ ， ４ 蛋 ．％ 脂 ．％ 无 ． ％ 每 ｌＯ Ｏ ｇ果 肉 含 Ｖ ７ ｍｇ Ｖ Ｏ ０ ｍ 、 萝 卜 ０ ０ ｍ 、 Ｃ６ 、 Ｂ ．２ ｇ 胡 素 ． ２ ｇ
的关键。本文基 于计算机 视觉技 术提 出一种毛 叶枣 可食率的无损检测方法 ， 通过对 毛叶枣 的 ｘ光透射图 像进行分析 ， 算 出毛 叶枣果 核 以及 果实 的切 面面 计 积、 长轴长度 、 短轴长度 等参数 ， 终换算 出果核 、 最 果