با همکاری انجمن مهندسان مکانیک ایران

تخمین جرم کل و مغز گردو با استفاده از روش نگاشت تضعیف پرتو ایکس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی انگلیسی

نویسندگان

پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، تهران، ایران

چکیده
در این مطالعه، روشی غیرمخرب برای تخمین جرم مغز گردو با استفاده از بازرسی پرتو ایکس پیشنهاد شده است. برای استخراج چهار ویژگی مبتنی بر تضعیف و شدت (که از نواحی تفکیک‌شده‌ی مغز گردو به‌دست آمده بودند)، از تصاویر رادیوگرافی پرتو ایکسِ ۳۵۰ عدد گردو استفاده شد. به‌منظور برقراری رابطه میان این ویژگی‌ها و جرم کل گردو و همچنین جرم مغز آن، سه رویکرد رگرسیونی شامل رگرسیون خطی، چندجمله‌ای درجه دوم و نمایی با استفاده از تقسیم‌بندی ۸۰/۲۰ داده‌ها برای برازش و آزمون (۲۸۰ نمونه برای برازش و ۷۰ نمونه برای آزمون) به‌کار گرفته شدند. مدل چندجمله‌ای درجه دوم (کوادراتیک) در هر دو متغیر پاسخ، عملکردی به‌مراتب بهتر از مدل‌های خطی و نمایی از خود نشان داد. برای جرم کل، این مدل به مقادیر R2=0.87، RMSE=0.75 g ،MAE=0.59 g و خطای نسبی 6.15% در مجموعه آزمون دست یافت. برای جرم مغز گردو نیز همین نوع مدل، مقادیر R2=0.72 ،RMSE=0.73 g ،MAE=0.58 g و خطای نسبی 17.13% را ثبت کرد. نتایج حاکی از آن است که ویژگی‌های مبتنی بر تضعیف پرتو ایکس، در ترکیب با یک چارچوب رگرسیون غیرخطی، می‌توانند برآوردی قابل‌اعتماد از جرم کل گردو و برآوردی با دقت متوسط از جرم مغز آن ارائه دهند. این رویکرد جایگزینی غیرمخرب و مبتنی بر تصویر برای روش‌های دستیِ شکستن و وزن‌کشی محسوب می‌شود و پتانسیل کاربرد در سیستم‌های خودکار درجه‌بندی و کنترل کیفیت در فرآوری گردو را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Authors retain the copyright. This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

1.      Ahmed, M. R., Yasmin, J., Lee, W.-H., Mo, C., & Cho, B.-K. (2017). Imaging Technologies for Nondestructive Measurement of Internal Properties of Agricultural Products: A Review. Journal of Biosystems Engineering, 42(3), 199–216. https://doi.org/10.5307/JBE.2017.42.3.199
2.      Amna, M. W. A., Li, G., Zuhaib Akram, M., Faheem, M., Omar, M. M. & Hassan, M. G., (2025). Machine vision-based automatic fruit quality detection and grading. Frontiers of Agricultural Science and Engineering, 12(2), 274–287. https://doi.org/10.15302/J-FASE-2023532
3.      Du, C. J., & Sun, D. W. (2006). Learning techniques used in computer vision for food quality evaluation: A review. Journal of Food Engineering, 72(1), 39–55. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.11.017
4.      Fan, X., & Zhou, J. (2025). Nondestructive detection and quality grading system of walnut using X-ray imaging and lightweight WKNet. Foods, 14(13), 2346. https://doi.org/10.3390/foods14132346
5.      Goa, T. Zhang, S., Sun, H., & Ren, R. 2022. Mass detection of walnut based on X-ray imaging technology. Journal of Food Process Engineering, 45(8), e14034. https://doi.org/10.1111/jfpe.14034
6.      Kastner, J., & Heinzl, C. (2015). X-ray Computed Tomography for Non-destructive Testing and Materials Characterization. In: Liu, Z., Ukida, H., Ramuhalli, P., Niel, K. (eds) Integrated Imaging and Vision Techniques for Industrial Inspection. Advances in Computer Vision and Pattern Recognition. Springer, London. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-6741-9_8
7.      Kotwaliwale, N., Singh, K., Kalne, A., Jha, S. N., Seth, N., & Kar, A. (2014). X-ray imaging methods for internal quality evaluation of agricultural produce. Journal of Food Science and Technology, 51(1), 1–15. https://doi.org/10.1007/s13197-011-0485-y
8.      Kumar, Y., Rahul, K., Arora, N., & Gupta, R. P. (2026). Computer Vision Technologies for Food Quality and Safety Assurance: Evaluating Trends and Analytical Results. Food Analytical Methods, 19, 106. https://doi.org/10.1007/s12161-026-03019-6
9.      Laxman Kumar, A., Venugopal, S., Vittal, H., Maruthi, B., Ashok Kumar, D., & Priyanka, B., (2025). Production constraints and improvement strategies of temperate nut crops. In A. W. Wani, R. Rajan, & F. Ahmad (Eds.), Temperate nut crops: Cultivation, science, and innovation (pp. 257–286). Apple Academic Press. https://doi.org/10.1201/9781779643513-8
10.  Li, L. Jia, X., & Fan, K. (2025). Recent advance in nondestructive imaging technology for detecting quality of fruits and vegetables: a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 65(26), 5181–5199. https://doi.org/10.1080/10408398.2024.2404639
11.  Liu, Y., Zhang, P., & Gui, Z. (2021) An enhancement framework based on gradient domain tone mapping and fuzzy logical for X-ray image of complex workpiece. NDT & E International, 121, 102455. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2021.102455
12.  Lotufo, R. A., Rittner, L., Audigier, R., Machado, R. C., & Saúde, A. V. (2011). Morphological image processing applied in biomedicine. In T. M. Deserno (Ed.), Biomedical image processing (pp. 107–129). Berlin, Germany: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-15816-2_4
13.  Ma, M., Fu, H., Wang, Y., Lu, Z., Wang, Z., Cheng, J., Liu, X., Dai, H., Pi, F., & Wang, J. (2025). Nondestructive classification of internal defects in camellia seeds and chestnuts using X-ray imaging: Optimization and comparison of deep learning classifiers. Food Control, 176, 111367. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2025.111367
14.  Mendoza, F., Dejmek, P., & Aguilera, J. M. (2006). Calibrated color measurements of agricultural foods using image analysis. Postharvest Biology and Technology, 41(3), 285–295. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2006.04.004
15.  Sezgin, M., & Sankur, B. (2004). Survey over image thresholding techniques and quantitative performance evaluation. Journal of Electronic Imaging, 13(1), 146–165. https://doi.org/10.1117/1.1631315
16.  Tian, H., Wang, T., Liu, Y., Qiao, X., & Li, Y. (2020). Computer vision technology in agricultural automation —A review. Information Processing in Agriculture, 7(1), 1-19. https://doi.org/10.1016/j.inpa.2019.09.006
17.  Wu, D., & Sun, D-W. (2013). Advanced applications of hyperspectral imaging technology for food quality and safety analysis and assessment: A review — Part I: Fundamentals. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 19, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2013.04.014
18.  Zhang, H., Ji, S., Shao, M., Pu, H., & Zhang, L. (2023). Non-destructive Internal Defect Detection of In-Shell Walnuts by X-ray Technology Based on Improved Faster R-CNN. Applied Sciences, 13(12), 7311. https://doi.org/10.3390/app13127311
19.  Zhang, H., Ning, X., Pu, H., & Ji, S. (2024). A novel approach for non-destructive detection of shriveling degrees in walnuts using improved YOLOv5n based on X-ray images. Postharvest Biology and Technology, 214, 113007. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2024.113007
20.  Zhang, T., Wang, J., Xu, D., Bai, X., Li, W., Cao, J., & Niu, X. (2025). The Study on Shell-Breaking Characteristics and Crack Formation Patterns of Walnuts (Juglans Sigillata D.) Under Static Loading. Journal of Food Process Engineering, 48(7), e70182. https://doi.org/10.1111/jfpe.70182
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 22 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 30 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 05 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 06 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 22 مهر 1405