CN110596329A - 基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法，包括如下步骤：1)选择完整的样本大米，用扫描仪扫描成像，记录每一粒大米的长度和宽度；2)往培养皿中加入适量纯水，每3分钟利用扫描仪进行扫描成像，然后用稻米图像分析软件计算记录每一粒样本大米的长度和宽度，直到样本大米吸水后长度与宽度趋于稳定；3)通过分析软件，获得样本大米的吸水膨胀比；4)以样本大米米粒的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到样本大米米粒膨胀趋于稳定的时间，即为吸水饱和时间。本发明在大米吸水膨胀及饱和时间测量中，测量数据准确，测量方便。

Description

基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法
技术领域
本发明涉及大米检测技术领域，特别涉及一种基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法。
背景技术
稻米是我国主要的粮食作物，全国至少60％以上人口以此为主食。现如今，人们对稻米品质的需求已上升到更高层次，稻米的食用优质性被普遍关注。然而，稻米品质的判定多采用理化成分分析与米饭的感官评定。我国稻米品种丰富，南北地域性差异较大，储存方式不同等因素，都是稻米品质判定面临的问题。除此之外，优质稻米的掺假也是消费者关切的问题。因此，稻米品质的评价与研究，对推动优质稻米的市场竞争、促进农业经济具有重要的作用。
在稻米品质的判定中，理化成分分析可以对稻米品质进行等级的分级，但是这个级别的高低并不能真实的反映出米饭的好吃与否；而米饭的感官评定可以更直接的对米饭进行评定，但是受到个体之间的差异，所得结果差异较大。因此，亟需一种兼顾这两者优点的米质判定方法，准确的判定稻米的品质，研究影响稻米品质的关键因素。而在大米蒸煮成米饭的过程中，大米的吸水膨胀是一个关键的因素。大米的吸水伴随着膨胀的发生，当吸水达到饱和后，膨胀达到稳定值。而大米吸水的测定方法为吸水后称重或吸水后测定水分含量，用于计算大米的吸水率，这种方法操作繁琐，试验误差较大。大米的吸水膨胀目前还没有简单有效的方法用于测定。
发明内容
本发明是为了解决大米的吸水膨胀及饱和时间检测的问题，提供一种测量数据准确，测量方便的基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法，包括如下步骤：
1)选择完整的样本大米若干粒，放于培养皿中，然后利用扫描仪扫描成像，获得未吸水的大米图像，用稻米图像分析软件计算记录每一粒大米的长度和宽度；
2)往培养皿中加入适量纯水，完全浸泡所有的样本大米后开始计时，每3分钟利用扫描仪进行扫描成像，然后用稻米图像分析软件计算记录每一粒样本大米的长度和宽度，直到样本大米吸水后长度与宽度趋于稳定；
3)通过分析软件，可以得到样本大米中一粒米的长度均值和宽度均值，通过长度均值和宽度均值相乘，可以得到一粒米的面积均值，然后吸水后样本大米米粒增加的面积均值比未吸水的样本大米米粒的面积均值，即为样本大米的吸水膨胀比；
4)以样本大米米粒的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到样本大米米粒膨胀趋于稳定的时间，即为吸水饱和时间。
作为优选，所述的样本大米选择数量为50粒大米。
作为优选，所述的扫描仪设置为反扫描和正片模式，24位彩色，dpi分辨率为300，扫描后立即将图像转换为24位灰度图像并存储为PNG格式。
本方案中的稻米图像分析软件采用了杭州万深检测科技有限公司的万深SC-E大米外观品质检测分析系统；使用该系统，可以同时分辨多粒大米的图像，并按照规定的时间间隔，通过图像分析持续测量、记录大米的外形尺寸，根据大米的数量和图像分析测量结果，获得大米平均外形尺寸和面积。
因此，本发明具有如下有益效果：在大米吸水膨胀及饱和时间测量中，测量数据准确，测量方便。
附图说明
图1是本发明的大米吸水膨胀及饱和时间测量示意图。
图2是本发明实施例1的吸水率与膨胀比时间变化图。
图3是本发明实施例2的吸水率与膨胀比时间变化图。
图4是本发明实施例3的吸水率与膨胀比时间变化图。
图5是本发明实施例4的吸水率与膨胀比时间变化图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图1所示，基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法，包括如下步骤：：
选择完整的样本大米若干粒，放于培养皿中，然后利用扫描仪扫描成像，获得未吸水的大米图像，用稻米图像分析软件计算记录每一粒大米的长度和宽度；
往培养皿中加入适量纯水，完全浸泡所有的样本大米后开始计时，每3分钟利用扫描仪进行扫描成像，然后用稻米图像分析软件计算记录每一粒样本大米的长度和宽度，直到样本大米吸水后长度与宽度趋于稳定；
通过分析软件，可以得到样本大米中一粒米的长度均值和宽度均值，通过长度均值和宽度均值相乘，可以得到一粒米的面积均值，然后吸水后样本大米米粒增加的面积均值比未吸水的样本大米米粒的面积均值，即为样本大米的吸水膨胀比；
以样本大米米粒的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到样本大米米粒膨胀趋于稳定的时间，即为吸水饱和时间。
具体使用过程是，实施例1，粳米吸水膨胀及饱和时间的测定：
1)首先选择完整的粳米大米50粒，放于9cm的塑料培养皿中，用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，然后利用扫描仪扫描成像(扫描仪设置为反扫描和正片模式，24为彩色，dpi分辨率为300，扫描后立即将图像转换为24位灰度图像并存储PNG格式)，获得未吸水的大米图像，然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值；
2)往培养皿中加入25ml纯水，完全浸泡所有的大米，开始计时，并用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，每3分钟进行扫描成像，然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值，直到大米吸水后长度与宽度趋于稳定；
3)计算大米吸水后米粒的面积均值与未吸水米粒的面积均值，通过大米吸水后增加的面积均值与未吸水米粒的面积均值相比，得到大米的吸水膨胀比，然后大米的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到大米的吸水饱和时间，如图2所示，包括了采用本方案的测定方法与常规测吸水率的方法之间的对比。
实施例2，籼米吸水膨胀及饱和时间的测定：
1)首先选择完整的籼米大米50粒，放于9cm的塑料培养皿中，用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，然后利用扫描仪扫描成像(扫描仪设置为反扫描和正片模式，24为彩色，dpi分辨率为300，扫描后立即将图像转换为24位灰度图像并存储PNG格式)，获得未吸水的大米图像，然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值；
2)往培养皿中加入25ml纯水，完全浸泡所有的大米，开始计时，并用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，每3分钟进行扫描成像，然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值，直到大米吸水后长度与宽度趋于稳定；
3)计算大米吸水后米粒的面积均值与未吸水米粒的面积均值，通过大米吸水后增加的面积均值与未吸水米粒的面积均值相比，得到大米的吸水膨胀比，然后大米的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到大米的吸水饱和时间，如图3所示，包括了采用本方案的测定方法与常规测吸水率的方法之间的对比。
实施例3，粳糯米吸水膨胀及饱和时间的测定：
1)首先选择完整的粳糯米大米50粒，放于9cm的塑料培养皿中，用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，然后利用扫描仪扫描成像(扫描仪设置为反扫描和正片模式，24为彩色，dpi分辨率为300，扫描后立即将图像转换为24位灰度图像并存储PNG格式)，获得未吸水的大米图像。然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值；
2)往培养皿中加入25ml纯水，完全浸泡所有的大米，开始计时，并用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，每3分钟进行扫描成像，然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值，直到大米吸水后长度与宽度趋于稳定；
3)计算大米吸水后米粒的面积均值与未吸水米粒的面积均值，通过大米吸水后增加的面积均值与未吸水米粒的面积均值相比，得到大米的吸水膨胀比，然后大米的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到大米的吸水饱和时间，如图4所示，包括了采用本方案的测定方法与常规测吸水率的方法之间的对比。
实施例4，籼糯米吸水膨胀及饱和时间的测定：
1)首先选择完整的籼糯米大米50粒，放于9cm的塑料培养皿中，用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，然后利用扫描仪扫描成像(扫描仪设置为反扫描和正片模式，24为彩色，dpi分辨率为300，扫描后立即将图像转换为24位灰度图像并存储PNG格式)，获得未吸水的大米图像。然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值；
2)往培养皿中加入25ml纯水，完全浸泡所有的大米，开始计时，并用玻璃棒使相互靠近的米粒分开，并平躺于培养皿中，每3分钟进行扫描成像，然后利用专用稻米图像分析软件进行计算大米的长度均值和宽度均值，直到大米吸水后长度与宽度趋于稳定；
3)计算大米吸水后米粒的面积均值与未吸水米粒的面积均值，通过大米吸水后增加的面积均值与未吸水米粒的面积均值相比，得到大米的吸水膨胀比，然后大米的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到大米的吸水饱和时间，如图5所示，包括了采用本方案的测定方法与常规测吸水率的方法之间的对比。
最后，需要指出的是，本发明不仅仅限于以上的实施例子相关的产品，本领域技术人员从本发明公开内容直接推导或联想到的所有变通情况，均认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选择完整的样本大米若干粒，放于培养皿中，然后利用扫描仪扫描成像，获得未吸水的大米图像，用稻米图像分析软件计算记录每一粒大米的长度和宽度；
2)往培养皿中加入适量纯水，完全浸泡所有的样本大米后开始计时，每3分钟利用扫描仪进行扫描成像，然后用稻米图像分析软件计算记录每一粒样本大米的长度和宽度，直到样本大米吸水后长度与宽度趋于稳定；
3)通过分析软件，可以得到样本大米中一粒米的长度均值和宽度均值，通过长度均值和宽度均值相乘，可以得到一粒米的面积均值，然后吸水后样本大米米粒增加的面积均值比未吸水的样本大米米粒的面积均值，即为样本大米的吸水膨胀比；
4)以样本大米米粒的吸水膨胀比与吸水时间作图，可以得到样本大米米粒膨胀趋于稳定的时间，即为吸水饱和时间。
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法，其特征是，所述的样本大米选择数量为50粒大米。
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术测定大米吸水膨胀及饱和时间的方法，其特征是，所述的扫描仪设置为反扫描和正片模式，24位彩色，dpi分辨率为300，扫描后立即将图像转换为24位灰度图像并存储为PNG格式。
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