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果蔬干燥过程仿真研究中的若干问题

彭争  
【摘要】: 热风干燥是被广泛使用的一种果蔬干燥方法。本文以红富士苹果为研究对象,对果蔬干燥过程仿真研究中的若干问题进行研究探讨。全文主要内容如下: 1)本文在综述了国内外干燥数学模型的基础上,针对当前的模型一般都有存在忽略边界收缩或考虑不足的缺点,提出通过量纲分析,实验获取小块果蔬体积收缩率与其含水率变化之间的关系,并将这一关系应用于果蔬内部每一质点,从一维的径向线收缩推导出通用公式;从三维球体的立体角度推导出球形公式。对所获得的理论方程,设计实验进行验证,结果发现球形公式较通用公式预测结果与实际结果更吻合,更合理。 2)果蔬在流通、加工和贮藏过程中的质量是以研究水分性质为基础的,数值仿真方法研究果蔬干燥过程时,含水率的数值计算结果也必需得到实验的验证。然而测量果蔬含水率的传统方法,只能取得实验平均值,缺乏在线无损检测的能力,不能精确获取果蔬内部含水率的分布信息。本文为无损获取果蔬内部水分的含量及其分布形态,利用CT技术,实验研究CT值与其对应点含水率、CT值与CT图像上对应点的RGB值之间的关系,数据分析发现两组关系中的两参量之间都有着十分显著的线性相关性,并得到CT值和含水率(红富士苹果)之间、CT图像上点的RGB值与其CT值之间的函数关系式。从而可以通过CT技术,为精确无损的果蔬水分检测提供新思路。 3)获得的CT片是大量信息的存贮集合。本文在综述了图像信息处理在果蔬检测方面的应用后,总结了当前应用的一些特点和方法,针对CT图像,进行图像处理应用。首先对CT图像进行预处理:为后续处理的需要提供了方便的区域选取工具;将24位真彩图转化为8位灰度图;用中值滤波进行图像增强。随后进行物体识别,从背景中将物体分离出来,该算法适用于多个不连通物体的同时识别,具有很好的通用性和抗干扰性。在物体识别后,探讨了轮廓跟踪算法和腐蚀方法在获取物体边界时的特点。 4)在图像信息可视化方面,本文采用伪彩色处理的方法,提高了对CT图像细节的视觉辨别力,取得明显的效果;在状态栏中,动态显示鼠标所在点的灰度值、CT值以及含水率,从而可以方便地了解各点的相关信息。数据统计分析方面,本文在物体识别的基础上,对各物体信息进行有需要的统计(如:求取某一含水率范围内的物体面积所占整个物体面积的百分比),并动态直观的显示出来。 浙江大学硕士学位论文 摘要 本文针对当前果蔬干燥过程中普遍存在的几个问题,提出了新的研究思 路和方法,取得一定的进展和效果;将图像处理应用于CT图像检测,快速全 面获取各种特征量,实现数字信息的可视化。这些研究对我国果蔬干燥工艺 的改进和优化,有着十分积极的参考和利用价值


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