Details

Предмет исследования. Методы и алгоритмы регистрации, обработки и интерпретации спектральных изображений для задач оценки поверхностных дефектов плодов. Цель работы. Разработка метода оценки эффективности технологий повышения сохранности плодов на основе автоматического выявления и количественной оценки их поверхностных дефектов средствами видеоспектрометрии. Метод. Регистрация спектральных изображений осуществлена акустооптическим видеоспектрометром с рабочим спектральным диапазоном 450-850 нм (ширина полосы пропускания 2,5 нм на длине волны 650 нм) с шагом 5 нм. Для обработки спектральных изображений применены широко апробированные операции и алгоритмы улучшения и анализа данных, в том числе коррекция неравномерности освещенности, пространственной и спектральной неоднородности коэффициента пропускания оптической системы, различные типы фильтрации изображений, пороговая бинаризация, морфологические операции и классификация объектов по спектральным признакам. Апробация предложенного подхода проведена в экспериментальном исследовании по оценке эффективности продления сохранности плодов персика и нектарина с помощью обработки ингибирующим выработку этилена препаратом. Основные результаты. Разработана методика регистрации и обработки спектральных изображений, позволяющая в автоматическом режиме обнаруживать и количественно характеризовать поверхностные дефекты плодов. Введен оценочный параметр, определяемый как отношение площади дефекта к общей площади поверхности плода и обеспечивающий сопоставление различных вариантов эксперимента. Апробация подхода показала возможность автоматизированного определения дефектов плода с относительной погрешностью 11%. Практическая значимость. Разработанные алгоритмы обработки данных обеспечивают возможность проведения регулярной диагностики образцов и выявления дефектов на ранних стадиях. Методика регистрации и обработки спектральных изображений может быть распространена на приборы, построенные на других физических принципах получения пространственного распределения спектральных характеристик объектов. Разработанное решение пригодно для дополнения существующих методов оценки технологий продления сохранности плодов и способствует внедрению видеоспектрометрических приборов в рутинную практику агропромышленного комплекса.

Subject of study. Registration, processing and interpretation methods and algorithms for spectral images aimed at evaluating surface defects in fruits. Aim of study. Development of a method for assessing fruit preservation techniques based on automatic detection and quantitative evaluation of their surface defects using imaging spectroscopy. Method. Spectral images were acquired using an acousto-optical imaging spectrometer with a spectral range of 450-850 nm (bandwidth of 2.5 nm at wavelength 650 nm) with a 5 nm step. For processing spectral images, well-established operations and algorithms for data enhancement and analysis were employed. This included correction for uneven illumination, correction for spatial and spectral inhomogeneity of the optical system’s transmittance coefficient, various image filtering techniques, threshold binarization, object classification based on spectral features. The proposed approach was tested in an experimental study evaluating the effectiveness of peaches and nectarines preservation techniques using a treatment inhibiting ethylene production. Main results. A methodology for registering and processing spectral images have been developed. This enables the automated detection and quantitative characterization of surface defects on fruits. An evaluative parameter has been introduced, defined as the ratio of the defect area to the total surface area of the fruit, allowing for the comparison of different experimental conditions. The testing of the approach demonstrated the possibility of automated determination of the fetal defect size with a relative error of 11%. Practical significance. The developed data processing algorithms enable regular diagnostics of samples and the identification of defects at early stages. The methodology for registering and processing data can be extended to devices based on other physical principles for obtaining the spatial distribution of spectral characteristics of objects. The developed solution is suitable for complementing existing methods for assessing fruit preservation techniques and contributes to the integration of imaging spectrometers into the routine practice of the agro-industrial complex.