RU2624705C1 - Способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур - Google Patents
Способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624705C1 RU2624705C1 RU2016100429A RU2016100429A RU2624705C1 RU 2624705 C1 RU2624705 C1 RU 2624705C1 RU 2016100429 A RU2016100429 A RU 2016100429A RU 2016100429 A RU2016100429 A RU 2016100429A RU 2624705 C1 RU2624705 C1 RU 2624705C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grain
- defect
- grains
- seeds
- ray
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
- G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/02—Food
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно, к определению анатомо-морфологических дефектов зерна или семян зерновых культур с помощью рентгенографии. Исследуемые образцы зерен или семян помещают в потоке рентгеновского излучения. Проводят экспозицию рентгеновским излучением. Регистрируют визуализацию рентгенообраза на носителе с последующим считыванием информации и ее компьютерной обработкой. При этом из партии предварительно отбирают пробы образцов зерен и/или семян и фиксируют в один слой на 10 прободержателях не менее чем по 100 штук на каждом прободержателе с расстоянием не менее 1 мм между зернами или семенами. Поочередно помещают прободержатели между источником рентгеновского излучения и приемником рентгеновского излучения. Выполняют обработку каждого рентгенообраза на сканере с одновременным переносом на компьютер. Получают десять электронных изображений, которые одновременно обрабатывают с использованием программного продукта. Проводят пространственное дифференцирование функции яркости рентгенообразов зерен, устраняют оптическое искажение ренгенообраза. Вычисляют среднюю ширину, среднюю длину, среднюю площадь, среднюю оптическую площадь зерен, среднюю площадь и среднюю оптическую плотность дефекта. Распознают геометрический образ дефекта путем сравнения с имеющимся математическим описанием дефекта. Выявляют дефект и определяют количество и процентное содержание зерна с анатомо-морфологическим дефектом. Окончательную количественную характеристику дефекта вычисляют как
где S(A) - площадь всей зерновки (зерна или семени); D(A) - площадь области дефекта. Обеспечивается повышение точности и надежности определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к определению в зерновых культурах и семенах анатомо-морфологических дефектов, таких как наличие трещин (трещиноватость), прорастание и повреждения зародыша, щуплость, количество зерен или семян с энзимо-микозным истощением (ЭМИС) с помощью рентгенографии. Изобретение может быть использовано при исследовании качества партий продовольственного зерна или семян, предназначенных для товарных операций: купля-продажа качественного зерна в зерноперерабатывающей промышленности и семеноводстве. Под зерновыми культурами, в данном случае, понимаются пшеница, рожь, ячмень, рис, овес.
Наличие в зерновой массе зерен или семян с анатомо-морфологическими дефектами может снижать стойкость зерна при хранении, особенно при длительном хранении. Зерна с анатомо-морфологическими дефектами являются носителями микробиологических очагов, увеличивают количество зерновых и сорных примесей, производственных потерь и снижают выход качественной продукции.
Следует отметить, что внутренние трещины возникают не только от механических ударов, но и от резких смен температуры при сохранении или сушке зерна или семян. Например, трещины могут быть крупными, пересекающими весь эндосперм зерна или его большую часть, выходящими наружу, видимыми невооруженным глазом и мелкими, внутренними, не различимыми при осмотре. Обнаружение микроповреждений зерен или семян сильно затруднено. Признак скрытой трещиноватости является характерным для семян ячменя, пшеницы, риса. Так, например, мелкая трещиноватость при числе трещин 4 и более оказывает негативное влияние на посевные качества семян. Зерна с внутренним прорастанием трудно определяются визуально, т.к. росток обламывается при сушке. Щуплые зерна, имеющие малую массу и плотность, при загрузке вагонов, силосов, складов создают очаги самосогревания. Энзимо-микозное истощение зерновки (зерна) - это потери плотности тканями зерновки по ее периферии под действием собственных энзимов в условиях повышенной влажности в поле с последующей энзимной атакой грибной инфекции. Этот признак хозяйственно очень важный, приводящий к снижению качества как семян, так и продовольственного зерна.
Известен способ рентгенодиагностических исследований зерна и семян, заключающийся, в том, что исследуемые образцы помещаются в потоке рентгеновского излучения с последующей регистрацией визуализации рентгеновского изображения просвечиваемого образца (RU 2352922, G01N 23/083, А01С 1/02, 2007 г.).
К общим недостаткам этого способа следует отнести - длительность исследования, невысокую точность и достоверность исследований.
Наиболее близким техническим решением является способ, реализованный в устройстве для рентгенодиагностических исследований зерна и семян, в котором исследуемые образцы помещаются в потоке рентгеновского излучения, проводят экспозицию рентгеновским излучением, регистрируют визуализацию рентгеновского изображения просвечиваемого образца на носителе с последующим считыванием информации и ее компьютерной обработкой (RU 85292 А01С 1/02, 2009 г.).
Однако недостатком описанного способа является низкая точность и надежность результатов исследований даже для незначительных партий. Способ не обеспечивает точностных характеристик при исследованиях партий зерна и семян при их контроле.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности и надежности определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур.
Для достижения указанного технического результата способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур, характеризующийся тем, что исследуемые образцы зерен или семян помещаются в потоке рентгеновского излучения, проводят экспозицию рентгеновским излучением, регистрируют визуализацию рентгенообраза на носителе с последующим считыванием информации и ее компьютерной обработкой, отличается тем, что из партии предварительно отбирают пробы образцов зерен или семян, фиксируют в один слой на не менее чем 10 прободержателях не менее чем по 100 штук на каждом прободержателе с расстоянием не менее 1 мм между зернами или семенами, поочередно помещают прободержатели между источником рентгеновского излучения и приемником рентгеновского излучения, выполняют обработку каждого рентгенообраза на сканере с одновременным переносом на компьютер, получают десять электронных изображений, которые одновременно обрабатывают с использованием программного продукта, проводят пространственное дифференцирование функции яркости рентгенообразов зерен или семян, устраняют оптическое искажение ренгенообраза и вычисляют среднюю ширину, среднюю длину, среднюю площадь, среднюю оптическую площадь зерен, среднюю площадь и среднюю оптическую плотность дефекта, распознают геометрический образ дефекта путем сравнения с имеющимся математическим описанием дефекта, выявляют дефект, определяют количество и процентное содержание зерен или семян с дефектом.
Окончательную количественную характеристику анатомо-морфологического дефекта вычисляют как
где S(A) - площадь всей зерновки (зерна или семени);
D(A) - площадь области дефекта
Способ поясняется изображениями:
±Фиг. 1 - изображение зерен на прободержателе;
Фиг. 2 - пример изображения трещиноватости эндосперма зерна;
Фиг. 3 - пример изображения энзимо-микозного истощения зерновки (зерна);
Фиг. 4 - пример изображения поврежденности зародыша зерновки (зерна);
Фиг. 5 - пример изображения щуплости зерновки (зерна);
Фиг. 6 - изображение нормального зерна.
Сущность способа заключается в следующем и поясняется примером.
Пример
Проводят отбор из партии зерна или семян из средней пробы не менее 1000 зерен (количество менее 1000 приводит к снижению точности и соответствует точности ±2% при программной обработке данных). Далее отобранные зерна устанавливают в один слой бороздкой вниз с ориентацией зародыша в одну сторону на 10 рамок не менее чем по 100 штук или более на каждую рамку. Пробу зерна устанавливают на плоской поверхности внутри рамки прободержателя, создающей необходимую жесткость, так, чтобы расстояния между зернами составляло не менее 1 мм. Расстояние менее 1 мм снижает точность за счет накладки проекций изображений.
Затем поочередно помещают прободержатель в рентгенодиагностическую установку на предметную полку, закрепленную на четырех опорах, соответствующих трехкратному увеличению, между источником и приемником рентгеновского излучения (светочувствительной пластиной). При рентгенографии зерна (один снимок около 100 зерен) используют тройное прямое рентгеновское увеличение, для чего прободержатель с зерном располагают на 1/3 расстояния от фокуса трубки до пластины, проводят экспозицию рентгеновским излучением. Дефекты зерновки (зерна) определяют по общему анализу десяти фотографий (не менее 1000 зерновок), что повышает надежность метода.
По окончании экспонирования пластину переносят в сканер, предварительно выбрав на сканере формат пластины. Процесс сканирования начинается автоматически и переносится в компьютер в течение 2-3 минут. Оцифровка изображения происходит в сканере типа Digora РСТ с получением электронной фотографии с разрешением 2400×3000 точек. Полученное изображение передают пакетом электронных изображений в количестве 10 штук на компьютер и обрабатывают с помощью программного продукта.
Для рентгенографического анализа зерна используют рентгендиагностическую установку типа ПРДУ-02 или другой модификации, имеющую максимальную плотность контролируемых предметов не менее 3 мм (по Al), разрешающую способность не более 0,05 мм, мощность эквивалентной дозы на поверхности измерительной камеры над фоном не более 1 мкЗв/ч.
Для получения изображений прободержателей с зерном используют многоразовую фоточувствительную пластину типа Digora РСТ Imaging Plat с размером сторон 24×30 см, а также цифровое устройство для обработки панорамных и цефолометрических рентгеновских снимков с помощью датчиков типа Digora РСТ, позволяющие получать электронные фотографии с разрешением 2400×3000 точек, и компьютер для совместной работы с цифровым устройством.
При этом рентгенодиагностический комплекс должен обеспечивать увеличение размера объекта в 3 раза при одновременной съемке около 100 зерен, непосредственное дистанционное наблюдение высококачественного рентгенообраза на мониторе компьютера, получение цифровых фотографий изображения, обработку изображений на компьютере, автоматического обнаружения дефектов, получения объемного изображения, создания базы данных рентгенообразов.
При анализе дефекта с помощью программного продукта на первом этапе производится обнаружение зерна на электронном изображении и вычисляются общие характеристики на основе геометрических параметров и оптической плотности их рентгенообразов (рис. 1). Общие характеристики включают: среднюю ширину зерна (зерновки) или семени, среднюю длину зерна (зерновки) или семени; среднюю площадь зерна (зерновки), форм-фактор контура изображения зерновки (характеристика контура, позволяющая, в частности, различать зерна (зерновки) или семена различных сортов, и отличать их от примесей.
После выявления зерна на электронном изображении и на основании вычисления их общих геометрических характеристик производится отделение бездефектных зерен, классификация и определение количественных характеристик дефектов. Задача этого этапа обработки - отличить нормальное зерно (зерновку) от дефектного. Основой разработанного критерия нормальности зерновок являются определенные ограничения на распределения яркостей в общей гистограмме внутренности зерна на электронном изображении. Полученный алгоритм выявления, например, трещиноватости и ее количественной оценки, имеет определенный практический смысл - это суммарная ширина трещин на электронном изображении зерна (рис. 2). При этом геометрическим признаком трещиноватости является наличие темных полос разной длины, ширины и степени потемнения, которые пересекают проекцию зерновки перпендикулярно продольной оси (рис. 2).
С целью определения анатомо-морфологических дефектов (трещиноватости) на основании геометрических характеристик и результатов дифференцирования функции яркости рентгенообразов зерновок (зерна) вычисляют среднюю площадь зерна, среднюю оптическую плотность зерновки (зерна), среднюю площадь дефекта, среднюю оптическую плотность дефекта;
- распознают геометрический образ дефекта путем сравнения с имеющимся математическим описанием дефекта;
- определяют количество и процентное содержание зерновок без дефектов, количество и процентное содержание зерновок (зерна) с анатомо-морфологическим дефектом. При этом опытным путем установлено, что зерно имеет дефект (трещиноватость), если площадь суммарных дефектов варьируется в диапазоне 3-10% от общей площади зерна (зерновки).
Затем распознают геометрический образ дефекта путем сравнения с имеющимся математическим описанием дефекта.
Окончательная количественная характеристика дефекта вычисляется как:
где S(A) - площадь всей зерновки (зерна или семени);
D(A) - площадь области дефекта
Общая количественная характеристика дефекта зерновки вычисляется как сумма количественных характеристик областей, соответствующих данному дефекту.
В примере описан способ определения трещиноватости зерна для партий зерновых культур.
Аналогично определяются такие дефекты зерна, как прорастание и повреждение зародыша, щуплость зерен, количество зерен с ЭМИС (энзимо-микозное истощение зерна).
Аналогично определяются анатомо-морфологические дефекты и для семян.
Таким образом, технический результат наглядно достигнут заявленным изобретением.
Claims (5)
1. Способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур, характеризующийся тем, что исследуемые образцы зерен или семян помещаются в потоке рентгеновского излучения, проводят экспозицию рентгеновским излучением, регистрируют визуализацию рентгенообраза на носителе с последующим считыванием информации и ее компьютерной обработкой, отличается тем, что из партии предварительно отбирают пробы образцов зерен или семян, фиксируют в один слой на 10 прободержателях не менее чем по 100 штук на каждом прободержателе с расстоянием не менее 1 мм между зернами или семенами, поочередно помещают прободержатели между источником рентгеновского излучения и приемником рентгеновского излучения, выполняют обработку каждого рентгенообраза на сканере с одновременным переносом на компьютер, получают десять электронных изображений, которые одновременно обрабатывают с использованием программного продукта, проводят пространственное дифференцирование функции яркости рентгенообразов зерен или семян, устраняют оптическое искажение ренгенообраза и вычисляют среднюю ширину, среднюю длину, среднюю площадь, среднюю оптическую площадь зерен, среднюю площадь и среднюю оптическую плотность дефекта, распознают геометрический образ дефекта путем сравнения с имеющимся математическим описанием дефекта, выявляют дефект, определяют количество и процентное содержание зерна с анатомо-морфологическим дефектом.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окончательную количественную характеристику анатомо-морфологического дефекта вычисляют как
где S(A) - площадь всей зерновки (зерна или семени);
D(А) - площадь области дефекта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100429A RU2624705C1 (ru) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100429A RU2624705C1 (ru) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624705C1 true RU2624705C1 (ru) | 2017-07-05 |
Family
ID=59312547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016100429A RU2624705C1 (ru) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624705C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1389701A1 (ru) * | 1985-09-24 | 1988-04-23 | Агрофизический научно-исследовательский институт | Способ определени потенциальной продуктивности сем н |
SU1667667A1 (ru) * | 1988-04-06 | 1991-08-07 | Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкина | Способ оценки посевных качеств сем н |
RU2288461C2 (ru) * | 2000-10-30 | 2006-11-27 | Монсанто Технолоджи Ллс | Способы и устройства для анализа образцов сельскохозяйственной продукции |
RU2352922C1 (ru) * | 2007-07-09 | 2009-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Способ получения рентгенографического изображения семян растений |
RU85292U1 (ru) * | 2009-04-13 | 2009-08-10 | Государственное научное учреждение ордена Трудового Красного Знамени Агрофизический научно-исследовательский институт Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ АФИ Россельхозакадемии) | Устройство для рентгенодиагностических исследований зерна и семян |
US20130000194A1 (en) * | 2010-01-21 | 2013-01-03 | Strube Gmbh & Co. Kg | Method And Device For Evaluating Germination Properties Of Plant Seeds |
RU2506734C1 (ru) * | 2012-09-26 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Способ определения биологически ценных семян кукурузы |
-
2016
- 2016-01-12 RU RU2016100429A patent/RU2624705C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1389701A1 (ru) * | 1985-09-24 | 1988-04-23 | Агрофизический научно-исследовательский институт | Способ определени потенциальной продуктивности сем н |
SU1667667A1 (ru) * | 1988-04-06 | 1991-08-07 | Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкина | Способ оценки посевных качеств сем н |
RU2288461C2 (ru) * | 2000-10-30 | 2006-11-27 | Монсанто Технолоджи Ллс | Способы и устройства для анализа образцов сельскохозяйственной продукции |
RU2352922C1 (ru) * | 2007-07-09 | 2009-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Способ получения рентгенографического изображения семян растений |
RU85292U1 (ru) * | 2009-04-13 | 2009-08-10 | Государственное научное учреждение ордена Трудового Красного Знамени Агрофизический научно-исследовательский институт Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ АФИ Россельхозакадемии) | Устройство для рентгенодиагностических исследований зерна и семян |
US20130000194A1 (en) * | 2010-01-21 | 2013-01-03 | Strube Gmbh & Co. Kg | Method And Device For Evaluating Germination Properties Of Plant Seeds |
RU2506734C1 (ru) * | 2012-09-26 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Способ определения биологически ценных семян кукурузы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yadav et al. | Monitoring milling quality of rice by image analysis | |
US11673166B2 (en) | Seed imaging | |
Mahajan et al. | Image acquisition techniques for assessment of legume quality | |
JP6031513B2 (ja) | 網赤血球の同定および測定 | |
WO2019174572A1 (zh) | 一种利用种胚谱图特征波段识别谷物种子冻伤情况的方法 | |
Fornal et al. | Detection of granary weevil Sitophilus granarius (L.) eggs and internal stages in wheat grain using soft X-ray and image analysis | |
Liu et al. | Discriminating and elimination of damaged soybean seeds based on image characteristics | |
RU2564599C2 (ru) | Способ классификации предметов, найденных в партии семян, и его соответствующее применение для производства семян | |
US5832055A (en) | Method of correcting a radiation image for defects in the recording member | |
US9129350B2 (en) | Systems and methods to analyze an immunoassay test strip comb member | |
US20150092200A1 (en) | Measuring Volume and Constituents of Cells | |
Kuchekar et al. | Rice grain quality grading using digital image processing techniques | |
US20130000194A1 (en) | Method And Device For Evaluating Germination Properties Of Plant Seeds | |
Schatzki et al. | Analysis of radiograms of wheat kernels for quality control | |
Kotwaliwale et al. | Non-destructive quality determination of pecans using soft X-rays | |
JP2006201130A (ja) | 生籾被害粒の非破壊判定方法及びその装置 | |
Sood et al. | Internal crack detection in kidney bean seeds using X-ray imaging technique | |
CN110715918A (zh) | 单籽粒玉米淀粉含量拉曼高光谱分级方法 | |
Grundas et al. | Importance of wheat grain orientation for the detection of internal mechanical damage by the X-ray method | |
RU2624705C1 (ru) | Способ определения анатомо-морфологических дефектов зерна и семян в партиях зерновых культур | |
JP6754114B2 (ja) | 画像解析装置 | |
JP2017161262A (ja) | 粒状物外観品位判別装置 | |
CN213456718U (zh) | 一种双光源粮食内部检测装置 | |
RU2624322C1 (ru) | Способ определения скрытой зараженности насекомыми партий семян и зерновых культур | |
Silva et al. | X-ray, multispectral and chlorophyll fluorescence images: innovative methods for evaluating the physiological potential of rice seeds |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180113 |