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1、虫蛀麦粒的太赫兹成像检测方法研究琚新刚1,2,3廉飞宇1张元1葛宏义1蒋玉英1(河南省粮食光电探测与控制重点实验室;河南工业大学1,郑州450001)(河南粮食作物协同创新中心2,郑州450046)(河南教育学院电路与系统重点学科3,郑州450046)摘要针对小麦蛀食性害虫过去检测缺乏有效的技术手段问题，本文将太赫兹成像检测应用到麦粒内部结构检测。首先，在太赫兹光谱仪加装反射成像模块，设置回波时延30ps-33ps，对麦粒内部结构进行太赫兹层析成像；然后，针对麦粒内部结构太赫兹剖面图，采用最大类间方差法分割图像中的蛀食区域，并引入遗传算法，提高了最
2、大类间方差法求解最佳阈值的效率，实验结果表明，本文的方法能够有效地识别出麦粒内部的虫蛀区域。关键词蛀食性害虫太赫兹成像图像识别最大类间方差法遗传算法中图分类号：O433.4文献标识码：A文章编号：1003-0174ThedetectionofvermiculategrainofwheatusingterahertzimagingJuXingang1,2.3LianFeiyu1ZhangYuan1GeHongyi1JiangYuying1(HenanProvinceKeyLaboratoryofGrainPhotoelectricDetectiona
3、ndControl,HenanUniversityofTechnology1,Zhengzhou450001)(CollaborativeInnovationCenterofHenanGrainCrops2,Zhengzhou450046)(CircuitsandSystemsKeyDisciplinesofHenanEducationInstitute3,Zhengzhou,450046)AbstractAimingatthelackofeffectivetechniqueforearlydetectionofboringpestsinstore
4、dgrain,weappliedterahertzimagingindetectionofgrainofwheat.First,weaddedacatoptricimagingmoduleintoTerahertzTime-domainSpectrumSystem(THz-TDS),setechowavedelayto6ps-11ps,whichrealizesaTHztomographytointeriorstructureofgrainofwheat.Then,weadoptedMaximumBetween-ClassVariance(OTSU
5、)methodtosplitvermiculateareasinobtainedTHzimage.Last,weintroducedGeneticAlgorithm(GA)toimprovetheefficiencyofOTSUinsolvingoptimalthresholdvalue.Experimentalresultsshowthattheproposedmethodcanrecognizethevermiculateareainterahertzimagesofgrainsofwheateffectively.KeywordsBoring
6、pest,Terahertzimaging,Imageidentification,MaximumBetween-ClassVariance,GeneticAlgorithm太赫兹成像是当前太赫兹技术应用的一个热点。作为一个最新被利用的波段，通过使用太赫兹波对物体进行辐射,可以获取被测物对太赫兹波的吸收率,进而反映出物体内部空间结构，并且还可以通过使用相位测量来得到被测物的折射率的空间分布阵列。利用这一特点,并与断层扫描原理相结合,可以实现层析成像,并获得被测物的二维或三维结构的信息。与其他波段的成像技术相比,太赫兹成像所得到的图像的分辨率和景深都
7、有明显的增加。近年来，太赫兹成像逐渐被应用到诸多的领域[1]，如材料检测[2]，医学诊断[3,4]，文物保护[5-6]，安检及反恐[7,8]等，成为目前检测领域中的一个研究热点[9]。太赫兹光子辐射能量很低，只有X光的千分之一，因而特别适合做生物组织的成像，而不会对生物组织造成电离损害[10]。将太赫兹成像技术应用于食品质量安全检测，具有潜在的市场前景[11]。粮食作为食品的主要原料，在储藏期间易受到虫害威胁，特别是蛀食性害虫，由于在粮粒内部生长发育，目前还没有非破坏性的有效检测手段。史卫亚等[12]基于生物光子学理论研究了粮粒内隐蔽性害虫的非破坏
8、性检测方法，取得了较好的效果，但需要专业的隔音室，不能满足实际应用的需要。Guo等[13]使用TeraViewTPS300
