肉及其制品中碎骨检测的图像厚度补偿算法研究

摘要

嵌入在肉中的碎骨是肉制品安全质量隐患之一。本文以鸡脯肉为研究对象，通过X射线成像系统检测碎骨。重点对不规则肉制品图像厚度补偿算法进行研究，以消除肉制品形状、厚度不均匀造成的X射线成像偏差，实现对肉中碎骨的提取和识别。
　　 本文在分析了肉制品X射线图像成像特点的基础上，建立了在不同X射线能量级下，图像对比度和信噪比的数学变化模型，选择适合肉制品的高分辨率图像的最优参数。
　　 本研究选用直射式激光扫描法测量肉制品的厚度，并建立厚度测量模型。用基于仿射变换的方法对激光图像和X射线图像进行配准，消除不同的分辨率、位置、比例尺等因素对图像的影响。利用最小二乘法对激光图像的数据信息进行拟合，建立厚度补偿算法。用Matlab实现激光图像向厚度补偿图像的映射，并对厚度补偿图像与X射线图像进行融合。对融合图像选用OTSU算法进行阈值分割，将图像裁剪为十个子图像，选择最优局部阈值做为全局阈值，分割后的图像能很好的识别出肉中的碎骨。
　　 在上述算法的基础上，本文设计了碎骨检测系统的人机界面，并对不同形状的骨头进行检测。试验表明，本文提出的厚度补偿算法可以有效的消除肉制品形状、厚度等因素的影响，具有较高的识别率。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1研究的背景和意义

1.1.1课题的背景

1.1.2食品安全检测的必要性

1.2异物检测技术

1.2.1基于放射线特性的检测方法

1.2.2基于光学特性的检测方法

1.2.3基于超声波技术的检测方法

1.2.4食品异物检测技术方法比较

1.3 X射线检测技术国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4课题来源

1.5课题研究的主要内容

2 X射线食品异物检测系统的基本组成

2.1 X射线的基本性质

2.2 X射线检测原理

2.2.1 X射线穿透物质的衰减规律

2.2.2 X射线与物质的相互作用

2.3 X射线检测系统

2.3.1 X射线发生装置

2.3.2射线图像增强器

2.3.3图像接收装置

3 激光扫描法厚度测量模型

3.1厚度测量的理论基础

3.1.1非接触测量方法概述

3.1.2激光法测量技术

3.2肉制品激光厚度测量系统的建立

3.2.1厚度测量模型的建立

3.2.2肉制品厚度测量计算

3.3系统的标定

3.3.1曲线拟合标定

3.3.2摄像机的标定

3.4实验结果展示

4 基于最小二乘法的图像厚度补偿算法

4.1厚度补偿算法的基本思路

4.2激光图像和X射线图像的配准

4.2.1图像配准的原理和概念

4.2.2基于仿射变换的图像配准

4.3厚度补偿算法

4.3.1基于最小二乘法的厚度补偿模型的建立

4.3.2最小二乘拟合的Matlab实现

4.4厚度补偿图像的获得

4.5厚度补偿图像和X射线图像的融合

5 阈值分割

5.1阈值法的概念和分类

5.2基于OTSU的图像阈值分割

5.2.1双峰法

5.2.2最大类间方差法

5.3实验结果展示

6 系统分析与验证

6.1 X射线成像系统参数确定

6.2系统试验与分析

6.3检测系统软件设计

7 结论及进一步研究建议

7.1主要结论

7.2进一步研究建议

参考文献