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1、蟲蛀麥粒的太赫茲成像檢測方法研究琚新剛1,2,3廉飛宇1張元1葛宏義1蔣玉英1(河南省糧食光電探測與控制重點實驗室;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)重點學(xué)科3,鄭州450046)摘要針對小麥蛀食性害蟲過去檢測缺乏有效的技術(shù)手段問題，本文將太赫茲成像檢測應(yīng)用到麥粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測。首先，在太赫茲光譜儀加裝反射成像模塊，設(shè)置回波時延30ps-33ps，對麥粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行太赫茲層析成像；然后，針對麥粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)太赫茲剖面圖，采用最大類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
2、間方差法求解最佳閾值的效率，實驗結(jié)果表明，本文的方法能夠有效地識別出麥粒內(nèi)部的蟲蛀區(qū)域。關(guān)鍵詞蛀食性害蟲太赫茲成像圖像識別最大類間方差法遺傳算法中圖分類號：O433.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-0174ThedetectionofvermiculategrainofwheatusingterahertzimagingJuXingang1,2.3LianFeiyu1ZhangYuan1GeHongyi1JiangYuying1(HenanProvinceKeyLaboratoryofGrainPhotoelectricDetectionandCo
3、ntrol,HenanUniversityofTechnology1,Zhengzhou450001)(CollaborativeInnovationCenterofHenanGrainCrops2,Zhengzhou450046)(CircuitsandSystemsKeyDisciplinesofHenanEducationInstitute3,Zhengzhou,450046)AbstractAimingatthelackofeffectivetechniqueforearlydetectionofboringpestsinstoredgrain
4、,weappliedterahertzimagingindetectionofgrainofwheat.First,weaddedacatoptricimagingmoduleintoTerahertzTime-domainSpectrumSystem(THz-TDS),setechowavedelayto6ps-11ps,whichrealizesaTHztomographytointeriorstructureofgrainofwheat.Then,weadoptedMaximumBetween-ClassVariance(OTSU)methodt
5、osplitvermiculateareasinobtainedTHzimage.Last,weintroducedGeneticAlgorithm(GA)toimprovetheefficiencyofOTSUinsolvingoptimalthresholdvalue.Experimentalresultsshowthattheproposedmethodcanrecognizethevermiculateareainterahertzimagesofgrainsofwheateffectively.KeywordsBoringpest,Terah
6、ertzimaging,Imageidentification,MaximumBetween-ClassVariance,GeneticAlgorithm太赫茲成像是當(dāng)前太赫茲技術(shù)應(yīng)用的一個熱點。作為一個最新被利用的波段，通過使用太赫茲波對物體進(jìn)行輻射,可以獲取被測物對太赫茲波的吸收率,進(jìn)而反映出物體內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，并且還可以通過使用相位測量來得到被測物的折射率的空間分布陣列。利用這一特點,并與斷層掃描原理相結(jié)合,可以實現(xiàn)層析成像,并獲得被測物的二維或三維結(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，太
7、赫茲成像逐漸被應(yīng)用到諸多的領(lǐng)域[1]，如材料檢測[2]，醫(yī)學(xué)診斷[3,4]，文物保護(hù)[5-6]，安檢及反恐[7,8]等，成為目前檢測領(lǐng)域中的一個研究熱點[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成像，而不會對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，具有潛在的市場前景[11]。糧食作為食品的主要原料，在儲藏期間易受到蟲害威脅，特別是蛀食性害蟲，由于在糧粒內(nèi)部生長發(fā)育，目前還沒有非破壞性的有效檢測手段。史衛(wèi)亞等[12]基于生物光子學(xué)理論研究了糧粒內(nèi)隱蔽性害蟲的非破壞性檢測方法，取得了較好的效果
8、，但需要專業(yè)的隔音室，不能滿足實際應(yīng)用的需要。Guo等[13]使用TeraViewTPS300
