基于计算机视觉的糊化过程中淀粉颗粒溶胀能力的检测方法技术

本发明专利技术公开了基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法。该方法首先通过算法对不同糊化阶段中采集的淀粉图像进行预处理，对淀粉颗粒进行边缘识别提取、边缘优化、像素填充、像素识别及统计、溶胀能力检测，通过像素变化实现糊化过程颗粒形态变化的智能检测。其中算法由rgb2gray算法、改进的canny算法、数学形态学、漫水填充算法、溶胀能力检测算法组合。本发明专利技术首次将计算机视觉技术应用于淀粉颗粒溶胀性能测定中，自动化程度高，检测效率高，可避免观测者主观视觉差异，减少人工测量误差，测量准确率可达95％以上。本发明专利技术提供了一种在线观察研究淀粉颗粒形态变化、智能化检测淀粉颗粒溶胀能力的定量方法。

【技术实现步骤摘要】
基于计算机视觉的糊化过程中淀粉颗粒溶胀能力的检测方法
本专利技术属于食品科学与工程
，具体涉及基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法。
技术介绍
淀粉作为一种来源广泛、价格低廉的原料，已经广泛应用在食品、造纸、化工、医疗等领域中。糊化作为淀粉的最重要特性，影响着其加工行为和产品的使用性能。糊化过程中，淀粉颗粒逐步膨胀、结晶结构消失，最后颗粒遭到完全破坏。淀粉的溶胀能力是指糊化过程中，随着温度的升高，颗粒的吸水膨胀程度，与淀粉分子的结构排列和功能属性密切相关。精准测定淀粉溶胀行为，可对糊化过程中颗粒的形态和结构变化精准量化，进而调控体系中淀粉的加工行为及产品的最终性能。中国专利技术专利申请CN107515198A公开了一种淀粉糊化度和糊化温度的在线检测方法，其主要是采用卷积神经网络技术识别糊化进程中双折射特征。该方法主要是基于淀粉在偏振光下呈现双折射的特征，采用智能化的方法对具有双折射特征的淀粉颗粒的进行识别和进行数目统计，进而通过计算得到糊化度。当前尚无针对淀粉溶胀能力的智能化检测方法出现。传统研究淀粉溶胀能力的方法分为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)淀粉制片：配制淀粉悬浮液，分散均匀后，滴加至载玻片上，得到样本片；/n(2)淀粉图像获取：将样本片放置在带有显微镜的热台设备上，开启热台装备，进行升温控制，并调整显微镜使淀粉颗粒清晰明亮，并通过与显微镜相连的数码相机进行拍照，获取加热过程中的淀粉糊化颗粒图像；/n(3)淀粉图像预处理：利用基于图像转换原理的rgb2gray算法将颗粒图像由RGB三通道图像转换为颗粒灰度图；/n(4)淀粉颗粒边缘提取：利用改进的canny算法对淀粉颗粒进行边缘提取，将淀粉颗粒糊化灰度图转化成淀粉颗粒边缘图；/n(5)淀粉颗粒...

【技术特征摘要】
1.基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)淀粉制片：配制淀粉悬浮液，分散均匀后，滴加至载玻片上，得到样本片；
(2)淀粉图像获取：将样本片放置在带有显微镜的热台设备上，开启热台装备，进行升温控制，并调整显微镜使淀粉颗粒清晰明亮，并通过与显微镜相连的数码相机进行拍照，获取加热过程中的淀粉糊化颗粒图像；
(3)淀粉图像预处理：利用基于图像转换原理的rgb2gray算法将颗粒图像由RGB三通道图像转换为颗粒灰度图；
(4)淀粉颗粒边缘提取：利用改进的canny算法对淀粉颗粒进行边缘提取，将淀粉颗粒糊化灰度图转化成淀粉颗粒边缘图；
(5)淀粉颗粒边缘优化：将完成边缘提取的淀粉颗粒边缘图利用数学形态学进行优化，获得淀粉颗粒边缘优化图；
(6)淀粉颗粒像素填充：利用漫水填充算法，将淀粉颗粒边缘优化图转化成淀粉糊化二值图；
(7)淀粉颗粒像素识别及统计：利用溶胀能力检测算法遍历并识别淀粉颗粒二值图中的所有像素点，统计淀粉糊化二值图初始白色像素总数A0，统计糊化过程中热台升温至温度i℃时淀粉糊化二值图白色像素总数Ai，并计算糊化过程中温度点i时的淀粉颗粒溶胀能力SC％，得淀粉颗粒较未糊化颗粒的膨胀程度；



A0:淀粉糊化二值图初始白色像素总数；
i：糊化过程中的热台温度，初始为环境温度，最高值为120℃；
Ai:热台温度处于温度i℃时，淀粉糊化二值图白色像素总数；
SC％:糊化过程中处于温度i℃时的淀粉颗粒溶胀能力；
所述溶胀能力检测算法通过以下步骤实现：
1)利用im2bw算法将淀粉颗粒二值图中的白色像素值改为1，黑色像素值不变；
2)统计淀粉颗粒二值图中所有为1的白色像素总数。


2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述淀粉为原淀粉、改性淀粉及淀粉混合物；所述的改性淀粉包括预糊化淀粉、交联淀粉或淀粉磷酸酯；所述的淀粉混合物是在天原淀粉或改性淀粉中添加氨基酸、尿素和氯化钠等一种或多种获得的混合物。


3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述淀粉悬浮液中的淀粉的质量含量为0.5-3％。


4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热台设备是与显微镜相连的设备，为显微镜下的观测物体提供加热功能；所述热台设备的初始温度为环境温度，最高温度为120℃，热台设备的升温速率不高于5℃/min；所述拍照的频率为1次-4次/2℃；所述显微镜倍数为50×10倍或20×10倍。


5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的糊化过程淀粉颗粒溶胀能力检测方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的糊化灰度图为包含糊化过程中淀粉颗粒形态和大小的图像，格式是灰度图；步骤(3)中，所述的rgb2gray算法通过以下方式实现：
1)获取糊化图像中所有像素对应的RGB三通道像素值；
2)将三通道像素值按以下比重加权求和获得灰度，将淀粉糊化图像转化为淀粉糊化灰度图；
3)糊化灰度图灰度计算如下：
Gray＝0.299×R+0.587×G+0.114×B
Gray：淀粉糊化灰度图中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏生，潘博，许慧娴，曾德炉，赵晓彤，余龙，周颖琳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44