CN112730482B - 一种基于x射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置及方法，包括物料输送模块、反馈模块、成像模块、辐射防护模块和控制系统；物料输送模块用于输送柑橘物料，成像模块安装在物料输送模块的机架上，辐射防护模块安装在成像模块上；反馈模块安装在成像模块的入口和出口，控制系统根据反馈模块检测到的柑橘物料的在入口的位置信息控制成像模块发出X射线并采集柑橘物料的X射线图像，成像模块将柑橘物料的X射线图像传送至控制系统；控制系统根据反馈模块检测到的柑橘物料的在出口的位置信息控制成像模块停止发出X射线；控制系统对采集的柑橘图像处理分析，根据柑橘物料的X射线图像判断柑橘枯水、浮皮的状况、从而判别柑橘内部品质。

Description

一种基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置及方法

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置及方法，检测柑橘内部品质。

背景技术

柑橘采后商品化处理技术落后，易导致品质良莠不齐，出现枯水、浮皮等品质问题，影响了柑橘的质量，传统方法通常通过抽样法进行破坏性试验，无法全面检测内部品质，因此开发基于无损检测技术的柑橘内部品质检测方法就显得尤为迫切。

经检索，目前没有基于无损检测技术检测柑橘内部枯水、浮皮的文献报道，公开号为CN104777129A的发明专利公开了一种基于可见近红外光谱的柑橘类水果内部品质在线检测装置，分别通过理化试验获得柑橘的糖度，通过光谱检测获取柑橘的光谱信息，再将两者信息融合后，形成有效的柑橘内部品质检测模型，从而实现柑橘内部品质的在线无损检测；公开号为CN104849321A的发明专利公开了一种基于嗅觉指纹图谱快速检测柑橘品质的方法，通过随机森林模型建立电子鼻传感器的嗅觉指纹信息与柑橘汁中的维生素C、总酸、总糖的定量预测模型，预测待测柑橘汁中的维生素C、总酸、总糖；但是这些方法只能检测柑橘的理化品质，无法检测柑橘的枯水、浮皮等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置及方法，可在不破坏柑橘的情况下在线检测柑橘枯水浮皮的情况，从而判断柑橘内部品质。

本发明的技术方案是：一种基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置，包括物料输送模块、反馈模块、成像模块、辐射防护模块和控制系统；

所述物料输送模块用于输送柑橘物料，所述成像模块安装在物料输送模块的机架上，所述辐射防护模块安装在成像模块上；所述反馈模块安装在成像模块的入口和出口，用于检测柑橘物料的位置信息，并发送给控制系统；所述控制系统分别与物料输送模块、反馈模块和成像模块连接；控制系统根据反馈模块检测到的柑橘物料的在入口的位置信息控制成像模块发出X射线并采集柑橘物料的X射线图像，成像模块将柑橘物料的X射线图像传送至控制系统；控制系统根据反馈模块检测到的柑橘物料的在出口的位置信息控制成像模块停止发出X射线；控制系统对采集的柑橘图像处理分析，根据柑橘物料的X射线图像判断柑橘枯水、浮皮的状况、从而判别柑橘内部品质。

上述方案中，所述物料输送模块包括输送带、电动滚筒、机架、电动滚筒安装架和输送带张紧装置；

所述输送带包裹在电动滚筒的外表面；所述电动滚筒安装在电动滚筒安装架上，所述电动滚筒安装架安装在机架上；所述输送带张紧装置安装在电动滚筒安装架上。

上述方案中，所述反馈模块包括光电开关和支架；所述光电开关用于检测柑橘物料的位置信息，并反馈至控制系统；所述光电开关安装在支架上，所述支架安装在成像模块的一侧。

上述方案中，所述成像模块包括X射线发生器、上支撑板、准直器、下支撑板、X射线探测器、平板、左侧板和右侧板3-10；

所述上支撑板、下支撑板和平板从上至下依次安装在左侧板和右侧板3-10之间；所述X射线发生器内嵌在上支撑板中，用于发射X射线；所述准直器安装在下支撑板上，用于限制X射线出射光束的形状；所述X射线探测器安装在平板上，且位于物料输送模块的下方，X射线探测器用于接收透过柑橘物料的X射线，并将图像传送至控制系统。

进一步的，所述准直器包括两块侧板、两块内嵌条、两块第一铅板和两块楔形块；两块楔形块上下相对布置安装在一块铅板上，两块侧板左右对称安装在第一铅板的后面，两块内嵌条左右对称布置安装在第一铅板的后面，另一块第一铅板内嵌条的后面；侧板、两侧内嵌条和第一铅板之间形成一个梯形通道，用于限制X射线出射光束的形状，得到扇形X射线光束。

进一步的，两块所述侧板之间的距离为2～3mm；所述X射线发生器出射口到X射线探测器表面的距离为400-440mm。

上述方案中，所述辐射防护模块包括铅帘、第二铅板和第三铅板；所述铅帘分别放置在成像模块的出入口；所述第二铅板粘贴在成像模块的折弯板的下表面；所述第三铅板粘贴在右侧板3-10外侧，距离右侧板3-10距离为10-30mm。

一种基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，包括以下步骤：

设置所述成像模块的成像参数；

将所述柑橘物料放置于物料输送模块，所述反馈模块用于检测柑橘物料在成像模块的入口和出口的位置信息，并发送给控制系统；控制系统根据反馈模块检测到的柑橘物料的在入口的位置信息控制成像模块发出X射线并采集柑橘物料的X射线图像，成像模块将柑橘物料的X射线图像传送至控制系统；控制系统根据反馈模块检测到的柑橘物料的在出口的位置信息控制成像模块停止发出X射线；控制系统对采集的柑橘图像处理分析，根据柑橘物料的X射线图像判断柑橘枯水、浮皮的状况、从而判别柑橘内部品质。

上述方案中，所述控制系统对采集的柑橘图像处理分析的步骤具体为：

对采集的柑橘图像灰度图像进行类球体与灰度值的耦合校正，消除三维物体向二维映射时产生的厚度误差；对图像进行高斯滤波处理，去除图像中的点状噪音；对滤波后的图像采用全局阈值分割目标区域，去除图像中的背景信息；对图像进行自动阈值分割，获取果肉区域，分别计算柑橘整果和果肉区域的面积，通过果肉和整果的面积比确定浮皮的等级；柑橘发生枯水后，果肉内的营养物质大量消耗，易于被X射线穿过，发生枯水的柑橘与正常果相比，果肉区域图像呈现灰度不均现象，出现白色斑点，通过区域生长算法分割图像，获得白色斑点的位置和面积，最后通过白斑面积判别柑橘枯水等级。

上述方案中，按果肉和整果的面积比确定浮皮的等级：面积比在70％以上为健康果，60％-70％为轻微浮皮果，60％以下为重度浮皮果；

按白色斑点的面积将枯水分为4级：未枯水为0级；白斑面积小于25％为1级；白斑面积25％—50％为2级；白斑面积50％以上为3级。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明成像模块发出X射线并采集柑橘物料的X射线图像，成像模块将柑橘物料的X射线图像传送至控制系统；控制系统对图像进行自动阈值分割，获取果肉区域，通过果肉和整果的面积比确定浮皮的等级；最后通过白斑面积判别柑橘枯水等级。本发明属于无损检测技术，检测效率快，采用的射线为软X射线，对食品无损害，可应用于批量在线检测。采用光电触发模式采集图像，可实现检测分拣自动化作业，节约了劳动力、提高了生产率。X射线成像检测装置，材料采用铅板、铝板和不锈钢复合组成防护装置，严格计算射线辐射量，防止射线外泄，保证了使用的安全。该检测方法具有扩展性，可为其他水果内部品质检测提供一个新思路。

附图说明

图1是本发明X射线检测装置的示意图；

图2是本发明X射线检测装置的物料输送模块示意图；

图3是本发明X射线检测装置的反馈模块示意图；

图4是本发明X射线检测装置的成像模块示意图；

图5是本发明X射线成像模块的准直器示意图；

图6是本发明X射线检测装置的辐射防护模块示意图；

图7是本发明X射线检测方法的检测流程图；

图8是成像参数选取时不同管电流梯度下的类间方差；

图9是探测器与传送带匹配时标准硬币变化过程；

图10是正常果与浮皮、枯水果的X射线图像，其中(a)为正常果；(b)浮皮和枯水果；

图11是利用阈值分割得到的果肉与果皮分割图像；

图中：1.物料输送模块；1-1.输送带；1-2.柑橘物料；1-3.电动滚筒；1-4.机架；1-5.电动滚筒安装架；1-6.输送带张紧装置；2.反馈模块；2-1.光电开关；2-2.支架；3.成像模块；3-1.X射线发生器；3-2.上支撑板；3-3.准直器；3-3-1.侧板；3-3-2.内嵌条；3-3-3.第一铅板；3-3-4.楔形块；3-4下支撑板；3-5.X射线探测器；3-6.平板；3-7.折弯件；3-8.角件；3-9.左侧板；3-10.右侧板；4.辐射防护模块；4-1.铅帘；4-2.第二铅板；4-3.第三铅板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，为本发明所述基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的一种较佳的实施方式，所述基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置包括物料输送模块1、反馈模块2、成像模块3、辐射防护模块4和控制系统。所述物料输送模块1用于输送柑橘物料1-2，所述成像模块3安装在物料输送模块1的机架1-4上，所述辐射防护模块4安装在成像模块3上；所述反馈模块2安装在成像模块3的入口和出口，用于检测柑橘物料1-2的位置信息，并发送给控制系统；所述控制系统分别与物料输送模块1、反馈模块2和成像模块3连接；控制系统根据反馈模块2检测到的柑橘物料1-2的在入口的位置信息控制成像模块3发出X射线并采集柑橘物料1-2的X射线图像，成像模块3将柑橘物料1-2的X射线图像传送至控制系统；控制系统根据反馈模块2检测到的柑橘物料1-2的在出口的位置信息控制成像模块3停止发出X射线；控制系统对采集的柑橘图像处理分析，根据柑橘物料1-2的X射线图像判断柑橘枯水、浮皮的状况、从而判别柑橘内部品质。

如图2所示，所述物料输送模块1包括输送带1-1、物料1-2、电动滚筒1-3、机架1-4、电动滚筒安装架1-5和输送带张紧装置1-6；所述输送带1-1用于输送物料1-2，优选的，宽度为500mm，包裹在电动滚筒1-3的外表面；所述电动滚筒1-3用于提供动力，实现输送带1-1的启停和正反转，优选的，直径为80mm，内部嵌有直流电机，为了便于安装，轴头制为扁头，安装时扁头卡在电动滚筒安装架1-5的开槽中，滚筒外表面设计了滚花，可以增加滚筒与输送带之间的摩擦力防止打滑；所述输送带张紧装置1-6用于调节输送带的松紧程度。

如图3所示，反馈模块2包括光电开关2-1和支架2-2；所述光电开关2-1用于检测物料1-2的位置信息，并反馈至控制系统；所述支架是光电开关2-1的机械装置机架。

如图4和5所示，成像模块3包括X射线发生器3-1、上支撑板3-2、准直器3-3、下支撑板3-4、X射线探测器3-5、平板3-6、折弯件3-7、角件3-8、左侧板3-9和右侧板3-10；所述上支撑板3-2、下支撑板3-4和平板3-6从上至下依次安装在左侧板3-9和右侧板3-10之间；所述X射线发生器3-1内嵌在上支撑板3-2中，用于发射X射线；所述准直器3-3安装在下支撑板3-4上，用于限制X射线出射光束的形状；所述X射线探测器3-5安装在平板3-6上，且位于物料输送模块1的下方，X射线探测器3-5用于接收透过柑橘物料1-2的X射线，并将图像传送至控制系统。

所述X射线发生器3-1用于生成X射线，出射口尺寸优选为为3mm，凸起5mm，内嵌在上支撑板3-2中；所述上支撑板3-2用于支撑X射线发生器，限定X射线发生器的位置；所述准直器3-3用于限制X射线出射光束的形状，包含有侧板3-3-1、内嵌条3-3-2、铅板3-3-3和楔形块3-3-4，且左右对称分布；所述侧板3-3-1用于限定X射线出射光束的宽度，左右两侧侧板之间的距离优选为3mm；所述内嵌条3-3-2用于限定X射线出射光束的形状，得到的X射线光束为优选为3mm厚的扇形光束；所述铅板3-3-3用于吸收多余的X射线，减少辐射；所述楔形块3-3-4用于限定准直器的位置，保证出射光束可以垂直通过准直器；所述X射线探测器3-5用于接收透过物料的X射线，并将图像传送至控制系统，探测器表面有效检测宽度为优选为3mm；所述平板3-6用于限制和固定X射线探测器3-5的位置；所述折弯件3-7用于支撑平板3-6；所述角件3-8用于固定折弯件3-7,所述左侧板3-9和右侧板3-10用于将各个部件连接起来，X射线发生器出射口到探测器表面的距离优选为440mm。

如图6所示，所述辐射防护模块4包括铅帘4-1、第二铅板4-2和第三铅板4-3；所述铅帘4-1分别放置在成像模块3的出入口；所述第二铅板4-2粘贴在成像模块3的折弯板3-7的下表面；所述第三铅板4-3粘贴在右侧板3-10外侧，距离右侧板3-10距离优选为30mm。

如图7所示，一种基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，包括以下步骤：

设置所述成像模块3的成像参数；

将所述柑橘物料1-2放置于物料输送模块1，所述反馈模块2用于检测柑橘物料1-2在成像模块3的入口和出口的位置信息，并发送给控制系统；控制系统根据反馈模块2检测到的柑橘物料1-2的在入口的位置信息控制成像模块3发出X射线并采集柑橘物料1-2的X射线图像，成像模块3将柑橘物料1-2的X射线图像传送至控制系统；控制系统根据反馈模块2检测到的柑橘物料1-2的在出口的位置信息控制成像模块3停止发出X射线；控制系统对采集的柑橘图像处理分析，根据柑橘物料1-2的X射线图像判断柑橘枯水、浮皮的状况、从而判别柑橘内部品质。

所述基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法可以分为离线状态和在线状态两部分。

其中离线状态下的步骤为：

接通X射线发生器3-1和X射线探测器3-5电源，调整成像参数，主要包括X射线发生器3-1的管电压、管电流，X射线探测器的积分时间，通过成像参数的选取确定最佳的射线强度和剂量。

X射线发生器3-1预热30分钟以上，驱动电动滚筒1-3，带动输送带1-1，运转一定时间，使其稳定的传动。

对X射线成像系统进行成像校正，首先，进行X射线探测器3-5图像灰度值校正，消除暗场图像偏差和像元不均匀性影响，获得一致的成像质量；其次，输送带1-1传送速度稳定性校正，以获取无畸变的柑橘图像。

在线状态下的步骤为：

将柑橘放置于输送带1-1上，当其输送至入口的光电开关2-1处时，触发X射线发生器3-1发射X射线，X射线探测器3-5开始采集柑橘图像，并传送至控制系统，当其再输送至出口的光电开关2-1时，触发X射线发生器3-1关闭，X射线探测器3-5停止采集柑橘图像，输送带1-1停止转动。

对采集的柑橘图像处理分析。对采集的图像进行类球体与灰度值的耦合校正，消除三维物体向二维映射时产生的厚度误差，而后对图像进行去噪处理，消除点状噪声，去区域进行分割，去除图像中的背景信息，最后对图像进行特征提取，判别柑橘内部品质，并将判别结果送至控制系统系统。其中，浮皮果果皮与囊瓣膜分离，果皮与囊瓣膜之间存在间隙，枯水果由于果实营养物质的消耗，X射线图像果实区域有白色斑点，根据果肉分离的程度和白色斑点的面积判别柑橘内部品质。

所述成像参数的调整中，根据实验确定X射线成像参数和探测器积分时间，具体包括如下步骤：

保持管电流不变，设置管电压梯度，如1.0mA(55KV/60KV/65KV/70KV)、1.2mA(55KV/60KV/65KV/70KV)等，设置X射线探测器3-5积分时间，如4.0ms，采集不同管电压梯度下的柑橘图片，管电压决定射线的穿透能力，当射线穿透柑橘到达X射线探测器3-5且使X射线探测器3-5饱和时，图像灰度值不再增加，对多种参数下采集的柑橘图像进行分析，可以得到最优管电压值。

保持管电压不变，设置管电流梯度，管电流决定X射线的光子数，决定图像对比度，图像对比度越好，即背景和前景之间灰度值的类间方差越大。采集不同管电流梯度下的柑橘图像，并做图像处理分析，得到最优管电流值。

设定最优条件下的管电压和管电流，设置积分时间梯度，取一枚标准的一元硬币放置于传送带1-1上，采集不同梯度下的硬币图像，当硬币长宽比等于1时，对应的积分时间为最理想的积分时间，通过对不同积分时间下的图像进行分析，可以得到最理想的积分时间。

如图8所示，所述管电压值优选为60KV。保持管电压为60KV，设置管电流梯度，管电流决定X射线的光子数，决定图像对比度，图像对比度越好，即背景和前景之间灰度值的类间方差越大，采集不同管电流梯度下的柑橘图像，并做图像处理分析，得到管电流为1.3mA。

如图9所示，设定管电压为60KV，管电流为1.3mA，设置积分时间梯度，取一枚标准的一元硬币放置于传送带上，采集不同梯度下的硬币图像，当硬币长宽比等于1时，对应的积分时间为最理想的积分时间，通过对不同积分时间下的图像进行分析，可以得到积分时间为5.5ms。

为了产生稳定的X射线，光源需预热30分钟以上。X射线发生器3-1开始工作后会不断产生热量并达到某个平衡点，光源温度、管电流、管电压等参数会影响X射线的波长大小，不同波长X射线的能量穿透力不同，会影响图像采集质量，通过预热X射线光源可保持光源温度恒定。

为了保证采集图像不发生灰度和尺寸的畸变，需对X射线成像系统进行校正，主要步骤有：

(1)在无X射线照射下，采集空白的暗场图像；

(2)对X射线探测器3-5各像元模块进行暗场校正；

(3)在有X射线照射下，采集亮场图像；

(4)对X射线探测器3-5各像元模块进行亮场图像补偿；

(5)保存校正参数，供后续采集的图像进行补偿。

对采集的灰度图像进行类球体与灰度值的耦合校正，消除三维物体向二维映射时产生的厚度误差；X射线图像的噪音一般是由于集成电路和传感器A/D转换过程中产生的噪音，一般是点状噪音，对图像进行高斯滤波处理，去除图像中的点状噪音；对滤波后的图像采用全局阈值分割目标区域，去除图像中的背景信息；柑橘发生浮皮后，会发生果皮肿大、果肉与果皮的白皮层产生间隙，对图像进行自动阈值分割，获取果肉区域，图10(a)为正常果X射线图像，图10(b)柑橘浮皮X射线图像，柑橘射线图像出现明显白色斑点区域。图11为自动阈值处理后的柑橘图像，果皮和果肉区域成功分离，分别计算柑橘整果和果肉区域的面积，通过果肉和整果的面积比确定浮皮的等级，面积比在70％以上为健康果，60％-70％为轻微浮皮果，60％以下为重度浮皮果。图11中面积比为58.90％为重度浮皮。柑橘发生枯水后，果肉内的营养物质大量消耗，易于被X射线穿过，与正常果相比，果肉区域图像呈现灰度不均与现场，出现白色斑点，通过区域生长算法分割图像，获得白色斑点的位置和面积，通过白斑面积判别柑橘枯水等级。获取白色斑点的面积，最后通过白斑面积判别柑橘枯水等级，按白斑面积将枯水分为4级：0级，未枯水；1级，白斑面积小于25％；2级，白斑面积25％—50％；3级，白斑面积50％以上。通常浮皮多发于宽皮柑橘类果；枯水多发于柚类、甜橙类及部分宽皮柑橘，浮皮会加重枯水的发生，通过上述检测方法可有效检测浮皮和枯水，并可推测其病害程度。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，其特征在于，所述基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置，包括物料输送模块(1)、反馈模块(2)、成像模块(3)、辐射防护模块(4)和控制系统；

所述物料输送模块(1)用于输送柑橘物料(1-2)，所述成像模块(3)安装在物料输送模块(1)的机架(1-4)上，所述辐射防护模块(4)安装在成像模块(3)上；所述反馈模块(2)安装在成像模块(3)的入口和出口，用于检测柑橘物料(1-2)的位置信息，并发送给控制系统；所述控制系统分别与物料输送模块(1)、反馈模块(2)和成像模块(3)连接；控制系统根据反馈模块(2)检测到的柑橘物料(1-2)的在入口的位置信息控制成像模块(3)发出X射线并采集柑橘物料(1-2)的X射线图像，成像模块(3)将柑橘物料(1-2)的X射线图像传送至控制系统；控制系统根据反馈模块(2)检测到的柑橘物料(1-2)的在出口的位置信息控制成像模块(3)停止发出X射线；控制系统对采集的柑橘图像处理分析，根据柑橘物料(1-2)的X射线图像判断柑橘枯水、浮皮的状况、从而判别柑橘内部品质；

所述检测方法包括以下步骤：

设置所述成像模块(3)的成像参数；

将所述柑橘物料(1-2)放置于物料输送模块(1)，所述反馈模块(2)用于检测柑橘物料(1-2)在成像模块(3)的入口和出口的位置信息，并发送给控制系统；控制系统根据反馈模块(2)检测到的柑橘物料(1-2)的在入口的位置信息控制成像模块(3)发出X射线并采集柑橘物料(1-2)的X射线图像，成像模块(3)将柑橘物料(1-2)的X射线图像传送至控制系统；控制系统根据反馈模块(2)检测到的柑橘物料(1-2)的在出口的位置信息控制成像模块(3)停止发出X射线；控制系统对采集的柑橘图像处理分析，根据柑橘物料(1-2)的X射线图像判断柑橘枯水、浮皮的状况、从而判别柑橘内部品质；

所述控制系统对采集的柑橘图像处理分析的步骤具体为：

对采集的柑橘图像灰度图像进行类球体与灰度值的耦合校正，消除三维物体向二维映射时产生的厚度误差；对图像进行高斯滤波处理，去除图像中的点状噪音；对滤波后的图像采用全局阈值分割目标区域，去除图像中的背景信息；对图像进行自动阈值分割，获取果肉区域，分别计算柑橘整果和果肉区域的面积，通过果肉和整果的面积比确定浮皮的等级；柑橘发生枯水后，被X射线穿过，果肉区域图像呈现灰度不均现象，出现白色斑点，通过区域生长算法分割图像，获得白色斑点的位置和面积，最后通过白斑面积判别柑橘枯水等级；

通过果肉和整果的面积比确定浮皮的等级具体为：面积比在70％以上为健康果，60％-70％为轻微浮皮果，60％以下为重度浮皮果；

按白色斑点的面积将枯水分为4级：未枯水为0级；白斑面积小于25％为1级；白斑面积25％—50％为2级；白斑面积50％以上为3级。

2.根据权利要求1所述的基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，其特征在于，所述物料输送模块(1)包括输送带(1-1)、电动滚筒(1-3)、机架(1-4)、电动滚筒安装架(1-5)和输送带张紧装置(1-6)；

所述输送带(1-1)包裹在电动滚筒(1-3)的外表面；所述电动滚筒安装在电动滚筒安装架(1-5)上，所述电动滚筒安装架(1-5)安装在机架(1-4)上；所述输送带张紧装置(1-6)安装在电动滚筒安装架(1-5)上。

3.根据权利要求1所述的基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，其特征在于，所述反馈模块(2)包括光电开关(2-1)和支架(2-2)；所述光电开关(2-1)用于检测柑橘物料(1-2)的位置信息，并反馈至控制系统；所述光电开关(2-1)安装在支架(2-2)上，所述支架(2-2)安装在成像模块(3)的一侧。

4.根据权利要求1所述的基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，其特征在于，所述成像模块(3)包括X射线发生器(3-1)、上支撑板(3-2)、准直器(3-3)、下支撑板(3-4)、X射线探测器(3-5)、平板(3-6)、左侧板(3-9)和右侧板(3-10)；

所述上支撑板(3-2)、下支撑板(3-4)和平板(3-6)从上至下依次安装在左侧板(3-9)和右侧板(3-10)之间；所述X射线发生器(3-1)内嵌在上支撑板(3-2)中，用于发射X射线；所述准直器(3-3)安装在下支撑板(3-4)上，用于限制X射线出射光束的形状；所述X射线探测器(3-5)安装在平板(3-6)上，且位于物料输送模块(1)的下方，X射线探测器(3-5)用于接收透过柑橘物料(1-2)的X射线，并将图像传送至控制系统。

5.根据权利要求4所述的基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，其特征在于，所述准直器(3-3)包括两块侧板(3-3-1)、两块内嵌条(3-3-2)、两块第一铅板(3-3-3)和两块楔形块(3-3-4)；两块楔形块(3-3-4)上下相对布置安装在一块铅板(3-3-3)上，两块侧板(3-3-1)左右对称安装在第一铅板(3-3-3)的后面，两块内嵌条(3-3-2)左右对称布置安装在第一铅板(3-3-3)的后面，另一块第一铅板(3-3-3)内嵌条(3-3-2)的后面；侧板(3-3-1)、两侧内嵌条(3-3-2)和第一铅板(3-3-3)之间形成一个梯形通道，用于限制X射线出射光束的形状，得到扇形X射线光束。

6.根据权利要求5所述的基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，其特征在于，两块所述侧板(3-3-1)之间的距离为2～3mm；所述X射线发生器(3-1)出射口到X射线探测器(3-5)表面的距离为400-440mm。

7.根据权利要求1所述的基于X射线成像的柑橘枯水浮皮检测装置的检测方法，其特征在于，所述辐射防护模块(4)包括铅帘(4-1)、第二铅板(4-2)和第三铅板(4-3)；所述铅帘(4-1)分别放置在成像模块(3)的出入口；所述第二铅板(4-2)粘贴在成像模块(3)的折弯板(3-7)的下表面；所述第三铅板(4-3)粘贴在右侧板(3-10)外侧，距离右侧板(3-10)距离为10-30mm。

Images