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《吉林大学》 2004年
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蔬菜颜色质量评价系统的构建及应用研究

刘静波  
【摘要】:人体所需要的许多营养都来自于蔬菜。科学家通过对各类蔬菜营养成分的分析研究,发现蔬菜的营养价值与其颜色有一定关系。掌握和控制蔬菜加工过程中的颜色变化,将颜色进行量化具有十分重要的意义。目前颜色研究中色素成分的分析过程不仅繁琐,而且不能给出人眼实际感觉到的颜色,很难令人满意。而利用计算机视觉系统对产品色泽做出评价,不仅可以克服人眼疲劳造成的差异和评价的局限性,同时还可以利用产品各部分颜色的不同做出相应判断。由于硬件条件的限制,目前国内仍没有商品化的在线检测系统出现,仍采用人工进行颜色分级。为此,本文建立了计算机视觉系统,对物体的颜色、色差进行采集、处理、显示和评价,本课题是军需部项目“舰艇蔬菜保鲜技术”课题的一部分,本论文主要针对以下几个关键技术作了研究: 1、在了解人类视觉的构成、信息处理过程的基础上,建立了一套用于颜色量化的计算机视觉系统。测量物体表面颜色,必须在一定光源下进行。不同光源光谱功率分布不同,因此在它们的照射下,物体表面呈现为不同颜色。CIE规定的标准照明体A和D65在CIE1976L*U*V*色空间上颜色宽容量范围接近圆形,因此该色品图上两个颜色点的位置和距离能够较正确地反映出两者的知觉差异,并可用色差这个概念较正确地判断色知觉差异,通过实验发现D65光源更适宜测试绿色蔬菜的颜色变化,因此在本论文中选择D65光源用于颜色量化系统。 2、使用1980A彩色亮度计(美国)对颜色量化系统进行标定,彩色亮度计与摄像机对同一标准色卡同步测量,摄像机输出的RGB值,彩色亮度计输出XYZ值,采用1980A彩色亮度计测试标准色卡的测量值作为计算机图像采集系统目标色卡的“真实”颜色值;而摄像机是一个非线性响应,摄像机RGB色空间与CIEXYZ色空间之间的转换关系也是一个复杂的非线性关系,建议利用神经网络完成这一转换。 3、在颜色理论的基础上建立了颜色量化软件系统,本系统采用的蔬菜图像文件均为BMP图像文件格式。由于全色谱的样本数量过多,使神经网络训练时间长、收敛速度慢、误差控制困难。因此为了提高预测精度,本文将整个色谱范围内的样本集,分成独立的几个子集,各子集应用各自独立的神经网络进行训练,并给出了绿色神经网络的训练过程。 WP=130 4、采用三层BP网络实现摄像机输出RGB颜色空间与CIEXYZ色空间转换,其中隐层含有10个节点,传递函数采用tansig函数;输出层传递函数选用purelin函数,得到的训练误差为3.50324×10-5,测试误差为1.4063×10-4,结果满意,可以认为该神经网络可以用来实现这个关系映射。确定了用于RGB和XYZ颜色空间转换的BP网络结构,求出了该神经网络的权值和阈值,在此基础上将神经网络嵌套到Vc编制的程序中,为下一步的颜色量化打下了一个坚实的基础,本文给出了其中的部分代码。 5、彩色图像分割可以通过计算图像中色彩信息的统计特性来实现,而无需依赖于待分割区域的几何形状。对于绿色蔬菜来说利用RGB颜色空间中的G分量无法将蔬菜图像和背景分开,而在H分量的直方图上,蔬菜色度H变化范围在60~135之间,背景分布于两侧,根据这一特点分离蔬菜图像与背景,然后根据区域面积大小去除孤立背景点,得到分割后的蔬菜图像。利用本套系统能够进行颜色量化和跟踪测试样品颜色变化的特点,研究了四种塑料包装袋对蔬菜颜色的影响,从中选择出适用于蔬菜包装的材料。 6、对碱液处理后的豆角第一天、一周、二周颜色变化进行测试,算出处理前后的色品差 ,利用二次通用旋转组合设计得出了加碱量与漂烫时间对豆角第一天、一周、二周颜色影响的数学模型分别为: 对方程进行显著性检验表明回归方程的置信度为0.95,且拟和得很好,为以后的生产提供一定的理论基础。 7、遗传算法以其简单、鲁棒性强、不受搜索限制性条件约束等特点广泛应用于各类优化问题之中。利用遗传算法求解经过碱处理后第一天、一周、二周豆角数学模型的优化问题,取群体规模数为20,杂交概率为0.7,变异概率为0.04,经过100代群体进化,得到的优化解为:第一天加碱量 ,漂烫时间 ,目标的函数值为4.564688;一周加碱量 ,漂烫时间 ,目标的函数值为0.002896;二周加碱量 ,漂烫时间 ,目标的函数值为1.873810。 8、由于Arrhenius模型有不少缺点,因此选定多项式模型来拟合试验数据,通过对实验数据的计算分别得到了色差、色品a*随加热时间变化的数学模型,发现一般多项式达到六次时相关系数等于1,说明曲线和试验数据拟合很好,但存在与实际情况不符合的凹点。 9、色差可以反映试验样品处理前后的差别,空白样品的色差值随加热时间的延长逐 WP=131 渐增大,说明绿色逐渐退去变成黄褐色。加锌样品的色差均随加热时间的增加先增加后又逐渐减小,也就是说,通过添加锌离子出现了一个颜色变化由小→大→小的过程;而且随着添加锌离子浓度的增加复绿效果更好,在同一加热时间下添加锌离子浓度越大,样品色差越小。 10、加锌样品的a*值均随加热时间的增加先增加后又逐渐减小,也就是说,通过添加锌离子出现了一个由褪色到恢复绿色的过程,而且随着添加锌离子浓度的增加复绿效果越好。加锌750ppm的样品随加热时
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S126

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 韩勇;绿色蔬菜常温贮藏新技术探索研究[D];吉林大学;2007年
2 李铁柱;青霉素结合蛋白克隆表达及在牛乳青霉素残留检测中的应用[D];吉林大学;2008年
【参考文献】
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1 尹靖宇,武庆涛,刘起英;玻璃颜色测量[J];玻璃;1999年06期
2 魏宝峰,赵世匡,黄捷;叶绿素的化学变化机理及其绿色保护途径[J];大连轻工业学院学报;1994年03期
3 陈志;蔬菜的颜色与营养[J];发明与革新;2000年10期
4 张军,周丰,陈淑芳,刘伟奇;颜色适应对比中等效颜色刺激的研究[J];光学精密工程;1994年01期
5 陈兆;食物的颜色与营养[J];河北农机;2001年02期
6 于德全,程英魁;蔬菜的营养与保健[J];吉林蔬菜;1998年02期
7 王德辉,张世林,王桂芝;CCD技术与图像测量在叶片测量中的应用[J];计量与测试技术;2002年02期
8 侯成君;Windows BMP图象文件分析及在DOS下显示的实现[J];计算机时代;1997年09期
9 蔡健荣;颜色模型分析及在农产品质量检测中选用原则[J];江苏理工大学学报;1997年05期
10 孙传灼,孙文生;调用Microsoft Windows BMP文件存储的位图的方法[J];计算机应用研究;1994年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢青青;罗新斌;;基于小波去噪和机器视觉的边缘检测[J];四川有色金属;2009年01期
2 张育智;李乔;;基于区间估计的结构损伤识别方法研究[J];四川建筑科学研究;2007年06期
3 赵增建;刘振伟;李立国;赵济红;马强;;粉煤灰对生姜的作用效果[J];山东农业科学;2007年02期
4 安呈峰;郝巧梅;毕建杰;叶宝兴;;羟丙基壳聚糖对小麦幼苗生理功能的影响[J];山东农业科学;2008年06期
5 刘盛东,吴荣新;由冒落孔导高预报煤层顶板导高的回归分析研究[J];安徽地质;2001年01期
6 项立群;概率方法在一种期权定价中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
7 董如何,肖必华,方永水;正交试验设计的理论分析方法及应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
8 王冬;李建华;祝锡键;相启森;;仙人掌叶绿素提取工艺研究[J];安徽农学通报;2006年05期
9 周阮宝,肖本如,盛援纲,朱胜东,陈文质;水稻高产优质高效栽培的基础生理研究[J];安徽农业科学;1992年02期
10 阮龙,陈义红,王钰;多效唑在草莓脱毒苗生根培养基上的应用[J];安徽农业科学;2002年03期
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1 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 周艳;唐权华;金炜东;;基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;Rapeseed Seeds Colour Recognition by Machine Vision[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 陈文颉;刘劲;甘名刚;;基于NMI特征匹配及位置预测的目标自动跟踪及其DSP实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 吴能伟;;3D靶标的摄像机标定方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
7 张炜;蒋大林;郎芬玲;曹广鑫;王秀芬;;图像处理技术应用于选矿领域的综述[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
8 周灿林;李剑峰;徐建强;李方义;高成勇;司书春;王红星;;铝盖质量光学在线检测研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 郭厚焜;罗晖;Xi Kevin;林风涛;;光栅条纹图像方向自适应滤波方法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 曾丹;洪雁;王京;陈南学;李远志;;两种杀菌方式对糖水菠萝罐头品质影响的比较[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年
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1 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
3 董杰;基于单目视觉的散焦测距算法的研究[D];中国海洋大学;2010年
4 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
5 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
6 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
7 鹿瑞;自然图像的颜色恒常性计算研究[D];北京交通大学;2010年
8 贾奋励;电子地图多尺度表达的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2010年
9 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
10 康锋;基于视觉特征的早期农林火灾检测方法的基础研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾传华;基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 张志慧;米糠的微波稳定化及其油脂和蛋白质的提取研究[D];华中农业大学;2010年
3 王党荣;室内外空间环境的融合与统一[D];河北大学;2009年
4 徐成功;智能CCD垂线坐标仪[D];山东科技大学;2010年
5 郑纪业;基于H.264的校园视频监控系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
6 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
7 孙冰;轴承滚子外径非接触检测系统及算法的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 曹自然;大型板类零件孔形位尺寸检测系统[D];长春理工大学;2010年
9 杨立志;基于语义网的图像检索算法的研究[D];广西师范学院;2010年
10 谢斌;红外瞄具零位走动量测试系统研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 魏东;;烫漂温度对菠菜品质指标的影响[J];安徽农业科学;2006年12期
2 贾久满;要瑞莉;朱莲英;;我国动物性产品中抗生素残留问题的现状及对策[J];安徽农业科学;2007年05期
3 孙晶玮;赵新淮;;微生物法检验乳中抗生素残留的局限性[J];东北农业大学学报;2007年04期
4 刘琴;;我国牛奶中抗生素残留现状分析及对策[J];当代畜牧;2005年06期
5 魏宝峰,赵世匡,黄捷;叶绿素的化学变化机理及其绿色保护途径[J];大连轻工业学院学报;1994年03期
6 邓斌,邓春来,张曦;牛奶中抗生素残留及其检测方法研究[J];饲料工业;2003年04期
7 佟建明;;饲用抗生素的促生长作用机制及其替代技术研究[J];饲料工业;2006年02期
8 张名涛,梁红杏,周凤珍;饲用抗生素路在何方[J];广东饲料;2002年05期
9 程学慧,彭健,詹志春;抗生素在畜牧生产中面临的挑战和出路[J];中国畜牧兽医;2004年02期
10 江勇,佟建明;饲用抗生素与免疫增强剂促生长作用机理的比较[J];国外畜牧学(猪与禽);2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 殷涌光;闫琳娜;李玉娟;;用高压脉冲电场对桃汁非热杀菌的研究[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集(下册)[C];2006年
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1 陈瑞战;超高压提取人参皂苷工艺及机理研究[D];吉林大学;2005年
2 韩玉珠;高压脉冲电场常温快速提取中国林蛙多糖工艺机理研究[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李峥;基于计算机视觉的蔬菜颜色检测系统研究[D];吉林大学;2004年
2 丁宏伟;高压脉冲电场对牛乳的杀菌灭酶研究[D];吉林大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张丽华;李顺峰;刘兴华;王丽丁;孙晓璐;;猕猴桃果浆中叶绿素和颜色的热降解动力学[J];农业工程学报;2012年06期
2 章德宾;徐娟;;易腐品供应链分布式仿真研究的现状[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2011年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王明华;分子模拟辅助研究氨苄青霉素残留快速检测免疫传感器的特异性[D];浙江大学;2011年
2 张丽华;猕猴桃果实制浆中叶绿素降解机理及其护绿方法研究[D];西北农林科技大学;2012年
【二级参考文献】
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1 梁祥君,吴国忠,程文娟,朱俊红;颜色直方图在彩色物料识别中的应用[J];安徽机电学院学报;2000年01期
2 于功利,井上健,安中弘行;钢水流动对连铸坯初期凝固的影响[J];钢铁;1998年04期
3 汪建农,马金昌,陈刚;连铸初始凝固行为的热模拟研究[J];钢铁;1998年09期
4 杨江;连铸凝固仿真的进展[J];钢铁;1998年09期
5 干勇,陈栋梁,杨文改;连铸结晶器瞬态摩擦阻力的实验研究[J];钢铁;1999年04期
6 时杰;从自然汲取灵感——未来的仿生材料和传感器[J];国外科技动态;2001年03期
7 徐光祐,贾相夷;光照光谱功率分布的估计和颜色分割[J];光学学报;1994年08期
8 罗玮,彭复员,柳健;彩色瓷砖的自动分类系统[J];华中科技大学学报;2001年03期
9 黄卡玛,唐敬贤,刘永清,徐兰;生物代谢动态过程中的电磁干扰[J];中国科学(B辑 化学 生命科学 地学);1995年03期
10 邱元武;光子学在环境保护中的应用[J];激光与光电子学进展;2002年01期
【相似文献】
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1 戴晓梅,周正东;蔬菜的抗癌成分及其作用[J];蔬菜;2001年08期
2 王允兰,刘江,戴俊英,顾宜晴,王秉昆,孙国娟;EM在蔬菜上应用效果简报[J];辽宁农业科学;1995年06期
3 娄晓黎;蔬菜的肥害[J];河北农业科技;2002年07期
4 ;蔬菜喷醋能增产[J];广西农业科学;2004年02期
5 ;蔬菜加工中的变色与对策[J];吉林农业;2003年04期
6 ;蔬菜喷醋能增产[J];农业科技与信息;2004年02期
7 张蚕生;秋季蔬菜喷施“得丰”试验[J];上海蔬菜;1999年02期
8 ;食醋喷施蔬菜防病增产[J];新农业;1996年06期
9 邓如自,杨庆林,苑言修;蔬菜叶面喷洒醋液能增产[J];蔬菜;1999年07期
10 胡文权,经虹;琐谈蔬菜的“滋补品”──微量元素[J];蔬菜;2001年04期
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1 韩涛;李丽萍;;果实和蔬菜中的过氧化物酶[A];21世纪人类食品面临的新问题学术论文集[C];2001年
2 蔡继红;蒋荣荣;尤小娟;;气相色谱法测定蔬菜中菊酯类农药[A];第十五次全国色谱学术报告会文集(上册)[C];2005年
3 高波;傅泽田;;考虑损耗和增益条件下的单周期蔬菜库存模型讨论[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
4 徐静;郭长江;韦京豫;杨继军;程霜;吴健全;;蔬菜中类黄酮物质的高效液相色谱测定法[A];中国营养学会营养科研基金项目论文汇编之一[C];2006年
5 方鸿国;刘群松;孙皓;;不同施肥对蔬菜硝酸盐含量的影响[A];江苏土壤肥料科学与农业环境[C];2004年
6 侯艳芳;冯红梅;;基于神经网络的调制识别算法的研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
7 沈建荣;杨林泉;陈琳;;神经网络的稳定性判据与区域经济结构调整[A];系统工程与可持续发展战略——中国系统工程学会第十届年会论文集[C];1998年
8 石山铭;李富兰;丁俊丽;;神经网络的知识获取[A];全国青年管理科学与系统科学论文集(第1卷)[C];1991年
9 吴清烈;徐南荣;;基于神经网络的一种多目标决策方法[A];复杂巨系统理论·方法·应用——中国系统工程学会第八届学术年会论文集[C];1994年
10 李晓钟;汪培庄;罗承忠;;神经网络与模糊逻辑[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 寿柯;吃蔬菜补钙与食疗牙痛[N];兰州日报;2006年
2 孙世成;乐都蔬菜村拉上了宽带网[N];青海日报;2006年
3 徐卫斌张延东 本报记者 王青山;原来土地可以这样种[N];四川日报;2007年
4 吕斌肖俞;药用蔬菜究竟该咋吃[N];中国医药报;2007年
5 周横;蔬菜巧施粪肥[N];云南科技报;2006年
6 本报通讯员 梁万寿 记者 林迁忠 黄静;理县蔬菜风雨前行[N];阿坝日报;2008年
7 张云凤;小伙子·蔬菜小店·商业神话[N];中国邮政报;2005年
8 老戴;组合菜餐桌健康新尝[N];山西经济日报;2004年
9 白雪峰;阳泉蔬菜入市先“体检”[N];山西日报;2004年
10 郭莹;买菜也得讲“信用”[N];中国计算机报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘静波;蔬菜颜色质量评价系统的构建及应用研究[D];吉林大学;2004年
2 刘志祥;深部开采高阶段尾砂充填体力学与非线性优化设计[D];中南大学;2005年
3 戴雪龙;PET探测器神经网络定位方法研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 马戎;智能控制技术在炼钢电弧炉中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
5 文敦伟;面向多智能体和神经网络的智能控制研究[D];中南大学;2001年
6 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究[D];西南交通大学;2003年
7 杜文斌;基于神经网络的冠心病证候诊断标准与药效评价模型研究[D];辽宁中医学院;2004年
8 熊雪梅;参数化模糊遗传神经网络及在植物病害预测的应用[D];南京农业大学;2004年
9 李智;电站锅炉燃烧系统优化运行与应用研究[D];东北大学;2005年
10 王承;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2005年
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1 杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
2 刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
3 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
4 姜宇;发动机裂解设备故障诊断技术的研究[D];吉林大学;2012年
5 邢远凯;基于决策树和遗传算法的神经网络研究及应用[D];浙江大学;2010年
6 高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
7 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 来建波;基于神经网络的路段行程时间预测研究[D];云南大学;2011年
9 闫超;基于BP神经网络的煤矿深埋硐室软岩流变参数反演分析[D];安徽理工大学;2011年
10 段成均;时滞神经网络稳定性分析[D];重庆交通大学;2011年
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