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1、蟲(chóng)蛀麥粒的太赫茲成像檢測(cè)方法研究琚新剛1,2,3廉飛宇1張?jiān)?葛宏義1蔣玉英1(河南省糧食光電探測(cè)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;河南工業(yè)大學(xué)1,鄭州450001)(河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心2,鄭州450046)(河南教育學(xué)院電路與系統(tǒng)重點(diǎn)學(xué)科3,鄭州450046)摘要針對(duì)小麥蛀食性害蟲(chóng)過(guò)去檢測(cè)缺乏有效的技術(shù)手段問(wèn)題，本文將太赫茲成像檢測(cè)應(yīng)用到麥粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測(cè)。首先，在太赫茲光譜儀加裝反射成像模塊，設(shè)置回波時(shí)延30ps-33ps，對(duì)麥粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行太赫茲層析成像；然后，針對(duì)麥粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)太赫茲剖面圖，采用最大類(lèi)間方差法分割圖像中的蛀食區(qū)域，并引入遺傳算法，提高了最大類(lèi)間方差法求解最佳閾值的效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表
2、明，本文的方法能夠有效地識(shí)別出麥粒內(nèi)部的蟲(chóng)蛀區(qū)域。關(guān)鍵詞蛀食性害蟲(chóng)太赫茲成像圖像識(shí)別最大類(lèi)間方差法遺傳算法中圖分類(lèi)號(hào)：O433.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-0174ThedetectionofvermiculategrainofwheatusingterahertzimagingJuXingang1,2.3LianFeiyu1ZhangYuan1GeHongyi1JiangYuying1(HenanProvinceKeyLaboratoryofGrainPhotoelectricDetectionandControl,HenanUniversityofTechnology1,Zhe
3、ngzhou450001)(CollaborativeInnovationCenterofHenanGrainCrops2,Zhengzhou450046)(CircuitsandSystemsKeyDisciplinesofHenanEducationInstitute3,Zhengzhou,450046)AbstractAimingatthelackofeffectivetechniqueforearlydetectionofboringpestsinstoredgrain,weappliedterahertzimagingindetectionofgrainofwheat.First
4、,weaddedacatoptricimagingmoduleintoTerahertzTime-domainSpectrumSystem(THz-TDS),setechowavedelayto6ps-11ps,whichrealizesaTHztomographytointeriorstructureofgrainofwheat.Then,weadoptedMaximumBetween-ClassVariance(OTSU)methodtosplitvermiculateareasinobtainedTHzimage.Last,weintroducedGeneticAlgorithm(G
5、A)toimprovetheefficiencyofOTSUinsolvingoptimalthresholdvalue.Experimentalresultsshowthattheproposedmethodcanrecognizethevermiculateareainterahertzimagesofgrainsofwheateffectively.KeywordsBoringpest,Terahertzimaging,Imageidentification,MaximumBetween-ClassVariance,GeneticAlgorithm太赫茲成像是當(dāng)前太赫茲技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)
6、熱點(diǎn)。作為一個(gè)最新被利用的波段，通過(guò)使用太赫茲波對(duì)物體進(jìn)行輻射,可以獲取被測(cè)物對(duì)太赫茲波的吸收率,進(jìn)而反映出物體內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，并且還可以通過(guò)使用相位測(cè)量來(lái)得到被測(cè)物的折射率的空間分布陣列。利用這一特點(diǎn),并與斷層掃描原理相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)層析成像,并獲得被測(cè)物的二維或三維結(jié)構(gòu)的信息。與其他波段的成像技術(shù)相比,太赫茲成像所得到的圖像的分辨率和景深都有明顯的增加。近年來(lái)，太赫茲成像逐漸被應(yīng)用到諸多的領(lǐng)域[1]，如材料檢測(cè)[2]，醫(yī)學(xué)診斷[3,4]，文物保護(hù)[5-6]，安檢及反恐[7,8]等，成為目前檢測(cè)領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)[9]。太赫茲光子輻射能量很低，只有X光的千分之一，因而特別適合做生物組織的
7、成像，而不會(huì)對(duì)生物組織造成電離損害[10]。將太赫茲成像技術(shù)應(yīng)用于食品質(zhì)量安全檢測(cè)，具有潛在的市場(chǎng)前景[11]。糧食作為食品的主要原料，在儲(chǔ)藏期間易受到蟲(chóng)害威脅，特別是蛀食性害蟲(chóng)，由于在糧粒內(nèi)部生長(zhǎng)發(fā)育，目前還沒(méi)有非破壞性的有效檢測(cè)手段。史衛(wèi)亞等[12]基于生物光子學(xué)理論研究了糧粒內(nèi)隱蔽性害蟲(chóng)的非破壞性檢測(cè)方法，取得了較好的效果，但需要專(zhuān)業(yè)的隔音室，不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需要。Guo等[13]使用TeraViewTPS300
