پايش و مدل سازي چروكيدگي ورقه هاي سيب هنگام خشك شدن در هواي گرم با استفاده از ويژگي‌هاي بافت تصاوير پس پراكنش ليزر

Monitoring and Modeling of Apple Slices Shrinkage during Hot Air Drying Using: Texture Features of Laser Backscattering Images

در اين مقاله، امكان استفاده از ويژگي­ هاي بافت تصويرهاي پس ­پراكنش نور ليزر در پايش و مدل­سازي چروكيدگي به­ هنگام خشك شدن ورقه­ هاي سيب با هواي گرم در سه طول‌ موج (650، 780 و 880 نانومتر) در محدودۀ مرئي و مادون ­قرمز نزديك بررسي شد. ويژگي­ هاي مرتبط با چهار روش آناليز بافت تصوير، شامل آماره ­هاي­ درجه ­اول هيستوگرام، ماتريس هم­ وقوعي، ماتريس طول گام سطح خاكستري، و تبديل موجك استخراج و به ­صورت جداگانه براي هر روش و در تركيب با هم در تدوين مدل­هاي واسنجي به ­كار گرفته شد. مدل رگرسيون چندمتغيرۀ خطي گام ­به­ گام براي مدل­سازي و تعيين ويژگي­ هايي ­كه مؤثرترين نقش را در تدوين مدل داشتند، به ­كار رفت. نتايج به ­دست آمده قابليت ويژگي­ هاي مستخرج از بافت تصويرهاي پس­ پراكنش­ نور ليزر را در ناحيۀ طول­ مو­ج­ هاي مادون ­قرمز نزديك در پيش ­بيني چروكيدگي محصول نشان مي­دهد، به­ طوري­كه استفاده از ويژگي هم گني ماتريس هم ­وقوعي در راستاي 90 درجه در 880 نانومتر (با R2p=0/95 و RMSEp=5/15) و تركيب ويژگي­ هاي مستخرج از چهار روش آناليز بافت در 780 نانومتر (با R2p = 0/94 و RMSEp=5/61) توانستند مدل­ هايي با دقت بالا حاصل كنند. اين پژوهش نشان مي­دهد كه در فرآيند خشك ­كردن با هواي­ گرم، تصويربرداري پس ­پراكنش نور ليزر مي ­تواند به­ عنوان روشي غيرمخرب، سريع، و ارزان در پيش ­بيني چروكيدگي به­ كار گرفته شود.

The present paper investigated the feasibility of using texture-based features of laser backscattering images in monitoring and modeling of apple slices shrinkage during hot air drying. The backscattering imaging was performed at three wavelengths (650, 780 and 880 nm) in the visible and near-infrared regions. The acquired images were subjected to four texture analysis methods including first-order statistics of image histogram, co-occurrence matrix, gray level run-length matrix and wavelet transform. Stepwise multiple linear regressions was used to develop models and determine the most effective features by using individual types of feature sets and their combinations as inputs of calibration models. The results showed the capability of the texture features extracted from the laser backscattering images in the near-infrared wavelength range for prediction of apple slices shrinkage; by using homogeneity feature of co-occurrence matrix-90˚ at 880 nm (with Rp2=0.95, RMSEp=5.15) and fusion of the four feature sets extracted from different texture analysis methods at 780nm (with Rp2=0.94, RMSEp=5.61), could make models with high accuracy. This study showed that Laser backscattering imaging technique can be used as a non-destructive, rapid and low-cost method for prediction of the shrinkage in the process of hot air drying of apple slices.