基于X射线成像和双目视觉技术的块冻虾虾含量测定研究

摘要

块状冷冻虾，简称块冻虾，是我国重要的海产类消费食品，而虾的净含量是块冻虾的重要质量指标，其检测手段仍以传统化冻、沥水、称重的抽检方法为主，不仅耗时费力、对虾品质有损伤，而且无法应用到工业自动化检测，不利于生产率的提高。本文基于X射线成像和双目视觉技术研究了块冻虾中虾的净含量无损检测方法。当成像参数固定时，根据射线的衰减规律，X射线成像的灰度差异能够反映块冻虾的内部信息;双目视觉技术主要利用视差原理，能够获取块冻虾的外部信息，通过融合块冻虾内外部信息计算块冻虾内的虾含量。论文主要研究如下;
　　(1)通过调节X射线发生器的管电压与管电流，对比不同成像参数下块冻虾的X射线图像灰度直方图，确定了最佳的成像参数;
　　(2)通过对比同一模具下厚度相同、虾含量不同的块冻虾的X射线图像灰度差异，建立了块冻虾图像灰度均值与虾含量相关关系。研究发现，当成像参数一定时，相同厚度的虾块中，其图像灰度均值与其虾的净含量呈线性关系，且不受冰冻时间影响。分别采集了同一型号模具下20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm厚度时不同虾含量的块冻虾图像，建立灰度均值与虾含量的线性方程，相关系数R2分别为0.9405，0.9874，0.9958，0.9983，0.9897，0.9437。对20个不同厚度、不同虾含量的块冻虾进行模型验证，当虾含量在100g以上时，相对误差0～14％;当虾含量100g以下时，相对误差25％～54％。
　　(3)分析了不同厚度下线性模型的常数项与系数，发现随着厚度的增加，常数项线性减小，系数线性增加，由此规律可获取任意厚度下灰度均值与虾含量的线性模型;
　　(4)搭建了双目视觉系统硬件平台，系统精度1.02mm，结合投影仪模拟多线结构光技术，利用双目视差原理计算了表面厚度不均一的块冻虾厚度，并把厚度信息转化为等高线图;
　　(5)融合块冻虾X射线图像与等高线图，计算块冻虾的虾含量，并统计了系统检测误差，相对误差基本在15％以下。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的目的与意义

1．2 X射线成像技术在无损检测中的研究现状

1．2．1 X射线成像技术在食品检测中研究与应用

1．2．2 X射线成像技术在其它检测中研究与应用

1．3 双目视觉技术在无损检测中的研究现状

1．3．1 双目视觉技术在食品检测中的现状

1．3．2 双目视觉技术在其它检测中研究现状

1．4 研究的主要内容

1．5 本章小结

第2章 块冻虾X射线成像检测模块

2．1 X射线成像系统构建

2．1．1 X射线的产生以及与其它物质问相互作用机理

2．1．2 X射线成像原理

2．1．3 X射线成像系统硬件组成

2．1．4 X射线成像校正与参数选取

2．2 块冻虾X射线图像采集与处理

2．2．1 块冻虾样本制作

2．2．2 块冻虾X射线成像参数选取

2．2．3 块冻虾图像采集、预处理

2．2．4 块冻虾X射线图像特征参数提取

2．3 块冻虾的虾含量判别模型建立与分析

2．4 本章小结

第3章 块冻虾双目成像检测模块

3．1 双目视觉系统构建

3．1．1 双目视觉系统原理

3．1．2 双目视觉系统硬件组成

3．2 块冻虾的双目图像获取与处理

3．2．1 块冻虾双目图像采集

3．2．2 块冻虾双目图像处理

3．3 块冻虾厚度信息获取

3．4 本章小结

第4章 块冻虾的虾含量检测模型验证与分析

4．1 块冻虾等高线图的区域面积与厚度计算

4．1．1 不同的等高区域厚度

4．1．2 等高区域分割、面积比率计算、轮廓提取

4．2 块冻虾X射线图像区域分割与灰度计算

4．3 X射线图像与厚度信息融合计算虾的含量

4．3．1 技术路线归纳及模型建立

4．3．2 模型验证

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的论文发表及专利申请

附录