Trikromatikus és hiperspektrális képfeldolgozási módszerek élelmiszerek és termények vizsgálatára

Az európai piaci elvárások szigorítása miatt, egyre nagyobb az igény élelmiszerek, termények minőségének kvantitatív leírására, mérésére. Minőségellenőrzési-, automatizálási feladatokban különösen fontosak a gyors, roncsolás- és érintésmentes mérések, mint amilyenek az optikai módszerek. Az ipari gyakorlatban már elterjedt trikromatikus látórendszerrel mérhető a szín hely szerinti eloszlása és megfelelő képfeldolgozási algoritmusokkal jellemezhető a felület színe, mintázata és az objektum alakja. Az elsőként a távérzékelésben alkalmazott hiperspektrális mérési technikával ugyanakkor a reflektált spektrum hely szerinti eloszlása határozható megy, így megfelelő módszerrel becsülhető termények, inhomogén szerkezetű élelmiszerek egyes beltartalmi jellemzőinek hely szerinti eloszlása és idő szerinti változása a felületen. Mindkét mérés-típus speciális ipari- illetve laboratóriumi használatát megelőzi a vizsgált objektum és tulajdonság kutatása, amihez általános és ugyanakkor hangolható mérési környezet szükséges. Dolgozatomban e két képfelvételi eszköz, a látórendszer és a hiperspektrális eszköz kutató-környezetének méréstechnikai és algoritmikus feltételeit, módszertanát vizsgáltam meg

Tárolási folyamat során fellépő gyümölcsminőség változások modellezése = Modeling of variations in fruit quality during storage

A munka célja gyümölcs tárolása során fellépő minőségi változások mérésére módszer kidolgozása volt, továbbá összefüggés meghatározása az egyes jellemzők között, valamint feladat volt a tárolás során várható változások prediktív modellezése. Az alma tömegében és keménységében jelentős csökkenés következett be, a térfogat a tömeggel megközelítőleg arányosan csökkent a 28 napos tárolás során. Megállapítottuk, hogy az egyes egyedek relatív tömegcsökkenése a tárolási idő függvényében lineárisan változott. A felületi érdesség és az érdesség szórása exponenciális függvény szerinti növekedést mutatott a tárolási idő és a tömegcsökkenés függvényében. Az érdesség és annak szórása jelentősen megnőtt. Módszert dolgoztunk ki alma felületi érdességének számítógépes látórendszerrel történő meghatározására a képen detektált fekete/fehér felület aránya alapján. Összefüggést határoztunk meg a fekete/fehér viszony és a tömegveszteség között. Ez az összefüggés alkalmas a fekete/fehér viszony alapján a tömegcsökkenés becslésére. Mértük az alma felületének R-G-B színkomponenseit és megállapítottuk, hogy azok szórása nő a tárolási idő függvényében. Az almafelület NIR spektrumban felvett abszorbanciája csökkenő jelleget mutat az alma tömegének csökkenésével a tárolás során. A hiperspektrális képfeldolgozás eredményei alapján a sárgarépa szelet relatív tömegcsökkenése és a bevezetett spektrális paraméter közötti összefüggés alkalmas sárgarépa tárolása során fellépő tömegcsökkenés prediktív modellezésére. | The objective was to develop method for the measurement of apple quality characteristics and to determine relationship between the characteristics during storage and to predict the variations during storage. Considerable reduction was found in the mass and the firmness. However, only a slight reduction occurred in apple volume and density during the 28 day storage. There was a linear relationship between the mass reduction and the storage time. The increase of surface irregularities and that of the standard deviation of the irregularities in the function of the mass reduction showed exponential relationship. There was a considerable increase of surface irregularities and that of the standard deviation of the irregularities. Methods were developed to determine apple surface irregularities by the black to white area ratio of the apple surface. Relationship was determined between the black to white area ratio of the apple surface and the mass reduction and for the prediction of mass reduction during storage. The standard deviation of the R-G-B color components showed a definite increase in the function of storage time. The NIR spectrum of the apple surface showed a definite reduction in the absorbance in the function of the mass reduction. Hyperspectral imaging of carrot disks showed that the mass reduction of carrot and the spectral parameter are suitable for the prediction of the reduction in carrot mass during storage

Tárolás során fellépő gyümölcsminőség változások modellezése = Modeling of variations in fruit quality during storage

Cél: a tárolás során fellépő gyümölcsminőség változások modellezése érdekében mérési és értékelési módszerek kidolgozása a gyümölcs tömegében, felületi érdességében, a színjellemzőiben, valamint keménységében bekövetkező változások megállapítására. Megállapítottuk a vizsgált alma felületi érdességének tárolás során bekövetkező változását. Adott tárolási feltételek mellett meghatároztuk a felületi érdesség szórását, a szórás relatív növekedését, az érdesség normált autokorreláció függvényét, a felületi érdesség normált autokorreláció függvénye első differenciál hányadosát és a felületi érdesség normált autokorreláció függvénye második differenciál hányadosát. Meghatároztuk továbbá az első differenciálhányados minimális értének a változását a tárolási idő függvényében. Mindezekből megállapítható volt az érdesség kezdeti lassú növekedését követő egyre fokozódó növekedés. Meghatároztuk azokat a domináns hullámhossz tartományokat, amelyekben spektrométerrel az alma nedvességtartalma, keménysége, oldható szilárdanyag tartalma, savtartalma és polifenol tartalma érintésmentesen meghatározható. Mérési módszert dolgoztunk ki sárgarépaszelet vágási felülete érdességének meghatározására. Megállapítottuk, hogy a vágási felület érdessége a sárgarépa frissességétől és a vágó szerszám élességétől függően 10 – 25 mikron között változik. Hiperspektrális képfeldolgozással és NIR analizátorral meghatároztuk sárgarépaszelet, valamint az alma felületi abszorbancia jellemzőit. | The objective of the work was to develop measurement and processing methods to determine the variations in the apple mass, surface irregularities, color and firmness during storage. The variations in the surface irregularities of the apple were determined during special storage conditions. The parameters determined were as follows: standard deviation, normalized autocorrelation function, first derivate and second derivate of the autocorrelation function for the surface irregularities. Therefore, the irregularities of the apple surface were found to increase in the function of the storage time. The dominant wave length values were found for apple moisture content, firmness, SSC., acid and polyphenol content by spectroscopic method. Measurement method was developed for the evaluation of the irregularities of the cutting surface of carrot disks. The irregularities of carrot disk surface were found to be in the 10 to 25 micron range depending on the sharpness of the cutting tool. The surface absorbance characteristics of carrot disks and apples were measured by hyperspectral imaging and by NIR analyzer and the dominant characteristics were found

Hyperspectral monitoring of fructose content in marzipan

In our research marzipan samples of different sugar to almond paste ratios (1:1, 2:1, 3:1) were stored at 17 °C. Reducing sugar content was measured by analytical method, texture analysis was done by penetrometry, electric characteristics were measured by conductometry and hyperspectral images were taken 6–8 times during the 16 days of storage. For statistical analyses (discriminant analysis, principal component analysis) SPSS program was used. According to our findings with the hyperspectral analysis technique, it is possible to identify how long the samples were stored (after production), and to which class (ratio of sugar to almond) the sample belonged. The main wavelengths which gave the best discrimination results among the days of storage were between 960 and 1100 nm. The type of the marzipan was easy to distinguish with the hyperspectral data; the biggest differences were observed at 1200 and 1400 nm, which are connected to the first overtone of C-H bound, therefore correlate with the oil content. The spatial distribution of penetrometric, electric and spectral properties were also characteristic to fructose content. The fructose content of marzipan is difficult to measure by usual optical ways (polarimetry, spectroscopy), but since fructose is hygroscopic, the spatial distribution of spectral properties can be characteristic

Hol jobb : a fitotronban vagy a konyhában?

Sprouts are rich in vitamins and minerals, what was known to the ancients. Because of this health-conscious customers prefer this kind of consumer's goods in the organic food store. Germination known several advantages, such as low cost of the seeds, the short duration of the germination, and because of the costumer can garminate at home at any time, in any season without special horticultural knowledge. The goal of our research is to investigate controlled sprouts and those affected by the natural environment, and measure the antioxidant capacity, content of chlorophyll and carotene. We found, that sprouts from our propagator had higher antioxidant capacity compared to the conventional method, the chlorophyll and carotene content increased with the temperature

Development of Data Reduction Function for Hyperspectral Imaging

Algorithms have been developed for controlling the calibration and the measurement cycles of hyperspectral equipment. Special calibration and preprocessing methods were necessary to obtain suitable signal level and acceptable repeatability of the measurements. Therefore, the effect of the noise of NIR sensor was decreased, the signal level was enhanced and stability was ensured simultaneously. In order to investigate the properties of the number of objects suitable for statistical analysis, the enormous size of acquired hypercube (gigabytes per object) should be reduced by vector-to-scalar mathematical operators in real-time to extract the desired features. The algorithm developed was able to calculate the score of operators during scanning and the matrices were displayed as pseudo-images to show the distribution of the properties on the surface. The operators had to be determined by analysis of a sample set in preliminary experiments. Stored carrot was chosen as a model sample for investigation of the detection of moisture loss by hyperspectral properties. Determination of the proper operator on different tissues could help to analyze and model drying process and to control storage. Hyperspectral data of different carrot cultivars were tested under different storage conditions. Using improved measurement method the spectral parameter of the suitable operator described quite well the moisture loss of the different carrot tissues

Influence of Non-ideal Storage Conditions on Carrot Moisture Content Loss

The objective of the work reported here was to determine changes in the moisture content, firmness characteristics, color attributes and NIR absorbance of two carrot cultivars during storage. There was a definite loss in the moisture content that caused changes in the firmness. This result shows that carrot firmness is very sensitive to the moisture content. The firmness — especially the cutting force — is a good characteristic for predicting changes in carrot moisture content during storage. The color characteristics — a* and b* — showed a slight change in the function of the moisture content. However, these color characteristics are suitable for distinguishing the phloem and xylem parts of carrot cultivars. There were not found definite changes in the NIR absorbance as the function of the moisture content. Consequently, the specific cutting force and the impact stiffness coefficient are good characteristics of the carrot moisture content and the mass reduction during storage under non-ideal conditions