基于Micro-CT的麦粒虫害早期检测机理及麦粒图像重建研究
发布时间：2021-02-09 10:41
我国农户储粮因虫害造成的损失约为810%,直接经济损失每年超过20亿元。粮虫于幼虫阶段危害最强,如果在早期及时发现,并准确、自动地检测麦粒内部的害虫,则可为早期合理防治提供科学依据。但当前各种检测技术对含卵和低龄幼虫的麦粒还无法自动检测。Micro-CT设备可以获得高分辨率麦粒投影数据,通过分析侵染对麦粒内部微观结构的影响,实现麦粒内部虫害的自动检测。本文重点对基于Micro-CT的麦粒虫害早期检测机理、麦粒的Micro-CT图像重建及环状伪影的校正三部分进行研究。探讨了基于Micro-CT的麦粒虫害早期检测机理。米象未成熟阶段在麦粒内蛀蚀发育,消耗了麦粒中的蛋白质、淀粉等,使麦粒内的主要成分含量发生了变化,从而导致麦粒侵染后内部结构及密度的变化。由散点图可知,麦粒的密度和淀粉随着米象的发育整体呈上升趋势,蛋白质和淀粉呈下降趋势。不同密度的物质对X射线的衰减率不同,因此完善粒与侵染粒在显微CT图像上的表征强度不同。结果表明麦粒密度与淀粉含量之间呈极显著的线性相关关系,且相关系数为0.971,与蛋白质、水分含量之间具有显著负线性相关关系;其显微CT图像灰度值与密度之...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
麦粒解剖实验图
目前在医学、生物、地质等方面被广泛应用。Micro-CT 通像区域小，Micro-CT 的扫描样本体积小，且成像面积也小；个微米；3）通常为锥束系统；4）低电压、小功耗。像原理为一种电磁辐射(典型波长 )，它依赖于物质的电子空用。和所有的电磁辐射一样，X 射线既可以被看成是波，也可波长很短，介于紫外线和伽马射线之间，并能穿透普通光线所典电磁学理论指出，当一个带电体在电场中发生速度变化时，。高速电子与物质进行相互作用会生成 X 光子。通常采用高电之轰击用于产生 X 射线的阳极靶（常见的是钨靶）。高速电子生特征辐射，高速电子与靶原子核的作用产生韧致辐射。其中核的概率很低，其辐射 X 射线光子数接近于零。物质可以发生多种复杂的相互作用，从而引起不同的衰减，如下面四个：透射X射线λ=0.1nm
频域图 3-4 投影定理示意图Fig.3-4 Schematic diagram of projection theorem定理（也称为傅立叶切片定理或中心切片定理）建立了投影的一维 T 之间的联系，即图像 在角度 下的投影 的一维 FT 是的一个切片，且该切片经过原点，与 轴间的夹角为 ，如图 3-4 所波反投影重建算法反投影（Filtered back projection, FBP）由于其易于实现，计算高效的业界得到广泛应用的图像重建算法，该算法是通过极坐标中的傅立叶积分限来实现的。建区域表示为 ，经二维傅立叶反变换后可得：2 ( )( , ) ( , ) e d dj ux vyf x y F u v u vπ∞ ∞+∞ ∞=∫ ∫ 式中的笛卡尔坐标转换极坐标。使 ， ，则傅立叶标形式下：f ( x , y )φ p ( s , φ )u φf ( x , y)u = ω cosθv =ω sinθ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Micro-CT的麦粒内害虫侵染研究[J]. 张红涛,裴震宇,张晓东,谭联,常艳,朱洋. 农业工程学报. 2019(03)
[2]基于FDK反投影权重的锥束重建算法及应用[J]. 常艳,雷盼盼,赵永斌,张红涛. 粮食科技与经济. 2018(12)
[3]降水由降雪转为降雨将导致径流减少[J]. 王乐扬,田烨,BERGHUIJS W R,WOODS R A,HRACHOWITZ M. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]基于z轴权重的麦粒图像三维重建[J]. 张红涛,常艳,谭联,裴震宇,李德伟. 光学学报. 2019(03)
[5]一种CT图像放射形金属伪影的校正方法（英文）[J]. 冯远明,林洁,郭玙,撒昱,吕扬生. 纳米技术与精密工程. 2018(01)
[6]作物籽粒中水分运输路径及其可视化研究进展[J]. 刘大同,王忠,闫大伟,熊飞. 植物生理学报. 2017(11)
[7]基于Micro-CT图像处理的稻谷内部损伤定量表征与三维重构[J]. 陈树人,徐李,尹建军,汤明明. 农业工程学报. 2017(17)
[8]4种储藏物害虫幼虫对温度的敏感性研究[J]. 郑妙,曹克芳,郭超. 粮食科技与经济. 2016(04)
[9]锥束CT圆加直线轨迹反投影滤波重建算法[J]. 李增光,李磊,韩玉,席晓琦,闫镔,李建新. 光学学报. 2016(09)
[10]基于差分图像边界距离的粮粒孔洞自动检测[J]. 张红涛,胡玉霞,剧森,张恒源. 中国粮油学报. 2015(06)
硕士论文
[1]基于Micro-CT的麦粒显微图像采集及三维重建研究[D]. 李德伟.华北水利水电大学 2018
[2]基于X射线能谱的爆炸物检测算法研究[D]. 周素珍.东南大学 2016
[3]基于CT图像的贮藏期内苹果主要成分无损检测模型的研究[D]. 刘孔绚.浙江大学 2010
本文编号：3025508
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
麦粒解剖实验图
目前在医学、生物、地质等方面被广泛应用。Micro-CT 通像区域小，Micro-CT 的扫描样本体积小，且成像面积也小；个微米；3）通常为锥束系统；4）低电压、小功耗。像原理为一种电磁辐射(典型波长 )，它依赖于物质的电子空用。和所有的电磁辐射一样，X 射线既可以被看成是波，也可波长很短，介于紫外线和伽马射线之间，并能穿透普通光线所典电磁学理论指出，当一个带电体在电场中发生速度变化时，。高速电子与物质进行相互作用会生成 X 光子。通常采用高电之轰击用于产生 X 射线的阳极靶（常见的是钨靶）。高速电子生特征辐射，高速电子与靶原子核的作用产生韧致辐射。其中核的概率很低，其辐射 X 射线光子数接近于零。物质可以发生多种复杂的相互作用，从而引起不同的衰减，如下面四个：透射X射线λ=0.1nm
频域图 3-4 投影定理示意图Fig.3-4 Schematic diagram of projection theorem定理（也称为傅立叶切片定理或中心切片定理）建立了投影的一维 T 之间的联系，即图像 在角度 下的投影 的一维 FT 是的一个切片，且该切片经过原点，与 轴间的夹角为 ，如图 3-4 所波反投影重建算法反投影（Filtered back projection, FBP）由于其易于实现，计算高效的业界得到广泛应用的图像重建算法，该算法是通过极坐标中的傅立叶积分限来实现的。建区域表示为 ，经二维傅立叶反变换后可得：2 ( )( , ) ( , ) e d dj ux vyf x y F u v u vπ∞ ∞+∞ ∞=∫ ∫ 式中的笛卡尔坐标转换极坐标。使 ， ，则傅立叶标形式下：f ( x , y )φ p ( s , φ )u φf ( x , y)u = ω cosθv =ω sinθ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Micro-CT的麦粒内害虫侵染研究[J]. 张红涛,裴震宇,张晓东,谭联,常艳,朱洋. 农业工程学报. 2019(03)
[2]基于FDK反投影权重的锥束重建算法及应用[J]. 常艳,雷盼盼,赵永斌,张红涛. 粮食科技与经济. 2018(12)
[3]降水由降雪转为降雨将导致径流减少[J]. 王乐扬,田烨,BERGHUIJS W R,WOODS R A,HRACHOWITZ M. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]基于z轴权重的麦粒图像三维重建[J]. 张红涛,常艳,谭联,裴震宇,李德伟. 光学学报. 2019(03)
[5]一种CT图像放射形金属伪影的校正方法（英文）[J]. 冯远明,林洁,郭玙,撒昱,吕扬生. 纳米技术与精密工程. 2018(01)
[6]作物籽粒中水分运输路径及其可视化研究进展[J]. 刘大同,王忠,闫大伟,熊飞. 植物生理学报. 2017(11)
[7]基于Micro-CT图像处理的稻谷内部损伤定量表征与三维重构[J]. 陈树人,徐李,尹建军,汤明明. 农业工程学报. 2017(17)
[8]4种储藏物害虫幼虫对温度的敏感性研究[J]. 郑妙,曹克芳,郭超. 粮食科技与经济. 2016(04)
[9]锥束CT圆加直线轨迹反投影滤波重建算法[J]. 李增光,李磊,韩玉,席晓琦,闫镔,李建新. 光学学报. 2016(09)
[10]基于差分图像边界距离的粮粒孔洞自动检测[J]. 张红涛,胡玉霞,剧森,张恒源. 中国粮油学报. 2015(06)
硕士论文
[1]基于Micro-CT的麦粒显微图像采集及三维重建研究[D]. 李德伟.华北水利水电大学 2018
[2]基于X射线能谱的爆炸物检测算法研究[D]. 周素珍.东南大学 2016
[3]基于CT图像的贮藏期内苹果主要成分无损检测模型的研究[D]. 刘孔绚.浙江大学 2010
本文编号：3025508
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