一种基于X射线图像的带壳核桃内部干瘪程度检测方法

创作时间:

作者:

@小白创作中心

一种基于X射线图像的带壳核桃内部干瘪程度检测方法

引用

来源

https://www.xjishu.com/zhuanli/55/202410097111.html

核桃作为国内外重要的经济作物，其品质检测一直是一个难题。传统的检测方法需要先破壳，不仅效率低下，而且可能破坏核桃的品质。近年来，随着科技的发展，一种基于X射线图像的带壳核桃内部干瘪程度检测方法应运而生，为核桃产业的品质检测提供了新的解决方案。

技术背景

核桃具有较高的食用和医用价值，随着核桃产业的快速发展，核桃的品质和加工技术变得尤为重要。传统的核桃品质检测需要先破壳，且主要依赖人工或机械筛选，这不仅效率低下，降低了核桃利用价值，而且在大规模生产中存在一定的局限性。因此，迫切需要一种高效、准确而无损的方法来识别核桃不同程度的干瘪。

技术实现思路

本发明提供了一种基于X射线图像的带壳核桃内部干瘪程度检测方法，主要包括以下几个步骤：

核桃分级实验：根据国家现行的《核桃坚果质量等级》中对核桃仁的分级标准，对800个不同存储期的核桃进行了破壳取仁操作，根据核桃的感官和物理特性，并结合专家经验，将核桃干瘪程度划分为四个等级：饱满、轻度干瘪、中度干瘪和空壳。
模型构建：采用MobileNetV3作为主干网络的YOLOv5n-Mobile检测模型，并将最后一层替换为SPPF结构，构建了YOLOv5n-Mobile-SPPF检测模型。同时，使用知识蒸馏训练模式，以YOLOv5s为教师模型，构建YOLOv5n-T模型，进一步提高特征提取能力。
模型优化：基于注意力特征图公式构建MSAM模块，提高知识蒸馏中特征迁移效果；基于注意力机制构建CBAM模块，解决教师模型难以将知识传递给学生模型的问题。最终将MSAM模块与CBAM模块引入YOLOv5n-T构建改进YOLOv5n模型。
X射线检测系统：选择HVC系列X射线源，其电气系统高度集成，标准的电源输入以及通信接口，使得操作更加简单。采用TDI线阵探测器，能够在一定程度上避免图像变形问题，与面阵探测器相比，具有更高的速度和信噪比。
设备安全设计：防护箱符合GB/T4208—2017的规定，不低于IP20的要求。设备正常工作时，周围剂量当量率不高于1μSv/h。机架上装设有紧急停止开关，能同时切断X射线产生装置和输送装置的供电电源，确保操作人员的安全。