基于ct技术苹果内部品质无损检测的研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要本文应用CT技术对苹果内部品质，如糖度、可滴定酸度及含水率进行了无损检测，主要包括以下两个部分内容：第一部分，本试验室前期已证明苹果果肉的主要成分，如糖度、可滴定酸度及含水率与对应位置的CT值具有良好的线性关系。在此基础上，我们发现不同品种的苹果，其各自建立的基于CT值的各成分预测模型间存在着差异，且该差异随贮藏期不同而变化。由此进行多品种苹果的试验，选择产于山东和陕西的红富士苹果，以及新疆的冰糖心苹果为试验样本。首先证实了各品种苹果的成分预测模型都具有较好的相关性，其R2值一般可在0．8以上。为量化并分析各品种苹果模型

2、的差异，在直接观察图表差别的基础上，现采用两种方法进行量化分析，第一种方法是对两品种苹果的数据与其所建模型进行相互交叉检测；第二种方法则混合两种苹果数据后进行统一建模，再采样进行误差检测。结果表明：在相同贮藏期内，不同品种问的苹果，其基于CT值的糖度模型间差异随贮藏时间的增长而减少，交叉预测误差率从早期的10％以上降低为5％以内，统一模型的R2值从O．5左右增加至0．8以上；可滴定酸度模型在所有试验周期内均存在较大的差异，其交叉预测误差可达50％以上，且统一模型的R2值也都在0．4以下；含水率模型品种间的差异很小，各品种模型的相对误差一般在2％以内

3、，统一模型的R2值均高于0．75。第二部分，关注于苹果整体的品质表现，而不只限于苹果局部果肉处的成分检测。具体步骤为：首先在各苹果断面CT图中，统一CT图片的窗宽、窗位值为430Hu、．210Hu，确一定此时的CT值-9灰度值的线性关系；然后利用Otsu法(即自适应阀值分割法)，对各苹果中心剖面CT图像进行灰度分割，分离出该图中的全部果肉区域，同时统计该区域图像的灰度像素数加权均值，后转化成CT均值；最后建立上述中心剖面果肉区CT均值与苹果整体品质的关系模型，可以发现苹果的糖度、可滴定酸度、含水率均与其中心剖面果肉区的CT均值有较好的线性相关性，其

4、R2值分别为0．8464、0．8233和0．9075，较显著，且各模型的平均预测误差分别小于5．O％、7．4％和3．8％。关键词：苹果，CT技术，糖度，可滴定酸度，含水率，不同品种，图像分割，OtsuAbstractInthispaperweusetheComputedTomograpHy(CT)，forthepurposeoftheapplequalitynondestructive，thisresearchincludethesugarcontent，titratableacidityandmoisturecontent．Thetwomainc

5、ontentsasfollows：Thefirstpart，onthebaseofonrlaboratory’Sresearch，wefoundthedifferencesamongthepredictionmodelsestablishedbytheCTnumbersofdifferentvarietiesapples，andtheirdiversityallchangeasthetime．SoweusetheappleincludetheFushiplantedinShandongandShanxi，theotherappleisXinjian

6、gTangxi．Firstofall，agoodcorrelationofeachpredictionmodelwasconfirmedthoughthemultiple—varietyappleexperiment，WiththeR2generallyabove0．8．Inordertoanalyzeandquantifythedifferencebetweeneachmodel，wefirstconductedacrosspredictionbetweentheCTnumbersandthelinearmodelsofeverytwoapple

7、s，andthenmixedthedataofthetwoapplestOobtainaunifiedmodeltOpredictthecontentbysampling．Erroranalysiswasalsotakeninbothstepsabove．Theresultsshowedthatthedifferenceofthepredictionmodelofsugardecreasedasthestoragetimeincreased，theerrorrateofCROSS—predictionloweredfrom10％tolessthan

8、5％．andtheR2oftheunifiedmodelmountedupfromabout0．5tomorethan0．