基于圖像分析的雙孢菇（白菇）白度測(cè)定方法

姬江濤，孫經(jīng)緯，趙凱旋，3*，金 鑫，馬 淏，朱雪峰

（1 河南科技大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院 農(nóng)業(yè)工程系 河南洛陽(yáng) 471003 2 河南省機(jī)械裝備先進(jìn)制造協(xié)同創(chuàng)新中心 河南洛陽(yáng) 471003 3 河南省智能農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室 河南洛陽(yáng) 471003）

白度是基于目視感知而判斷反射物體所能顯白的程度。雙孢菇白度是其新鮮度和品質(zhì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，其受生長(zhǎng)環(huán)境、雜菌感染、貯藏環(huán)境等諸多因素影響[1-3]。雙孢菇工廠化生產(chǎn)過(guò)程中，白度評(píng)級(jí)指標(biāo)主要依靠人工觀察獲取，存在主觀性強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)化程度低等缺點(diǎn)。人工白度評(píng)級(jí)已不能滿足農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的分級(jí)要求。急需建立一種標(biāo)準(zhǔn)化的雙孢菇白度測(cè)量方法，細(xì)化雙孢菇白度等級(jí)。

白度測(cè)量是光度測(cè)量的一種，主要應(yīng)用在紡織、化工、造紙、食品、醫(yī)療等行業(yè)[4-7]。常用的白度公式有3 種[8-10]，分別為：CIE 甘茨白度公式、藍(lán)光白度公式、亨特白度公式。目前，常用的白度測(cè)量方法主要依靠人工比色、白度測(cè)量?jī)x和分光光度計(jì)[11-12]。受人工比色精度和儀器測(cè)量尺寸限制，對(duì)非平面和大面積的白度測(cè)量仍然存在較大局限性。

為了更好地描述白度，科研人員先后開(kāi)發(fā)了多種白度指數(shù)和白度測(cè)量方法。Maria 等[13]通過(guò)臨床物理試驗(yàn)，比較CIE-LAB 色彩系統(tǒng)中的9 種白度指數(shù)、2 個(gè)泛黃指數(shù)和白色色調(diào)，開(kāi)發(fā)了基于CIEL-AB 的牙齒白度指數(shù)。David 等[14]研究不同光源照射下白度感知的量化問(wèn)題，研究一種適用于高色溫光源的CIE 白度測(cè)量方法，并提出一種適用于任何色溫光源的白度測(cè)量方法。Minchen 等[15]和Ma 等[16]根據(jù)光源中光譜含量不同引起的白度變化，提出在任意光源下，表面顏色的白度可以通過(guò)色度適應(yīng)變換轉(zhuǎn)換為D65 光源下的樣品色度，實(shí)現(xiàn)任意光源下的CIE 白度測(cè)量。以上研究既有特定光源下對(duì)CIE 白度公式的改進(jìn)，又有不同光源下CIE 白度公式的普適性研究，對(duì)雙孢菇的白度測(cè)量具有借鑒意義。

隨著圖像分析與處理技術(shù)的發(fā)展，獲取簡(jiǎn)單、儲(chǔ)存方便的彩色RGB 圖像逐漸在表面顏色測(cè)量中嶄露頭角。Briones 等[17]通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和圖像分析，在牛奶巧克力片的貯藏過(guò)程中，從圖像中提取包括白度在內(nèi)的8 個(gè)特征，對(duì)巧克力質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。Luo 等[18]分別利用臨床觀察法和圖像分析法對(duì)牙齒白度進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)化了原始的CIE甘茨白度公式，開(kāi)發(fā)出新的白度公式（WIO），試驗(yàn)結(jié)果表明WIO 在預(yù)測(cè)牙齒白度方面表現(xiàn)良好。Liu 等[19]將RGB 顏色坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為表示顏色亮度和色度的YCrCb 顏色坐標(biāo)，開(kāi)發(fā)出玉米籽粒的白度定義，以及一種快速、準(zhǔn)確且易于執(zhí)行的玉米白度測(cè)量方法?，F(xiàn)有文獻(xiàn)利用圖像分析實(shí)現(xiàn)了表面白度測(cè)量，開(kāi)發(fā)的白度定義和白度公式雖不具備普適性，但可為雙孢菇白度測(cè)量提供參考。目前對(duì)于雙孢菇白度定量測(cè)定的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

在現(xiàn)有技術(shù)和方法的基礎(chǔ)上，本文提出一種基于圖像分析的雙孢菇（白菇）白度測(cè)量方法。首先，搭建標(biāo)準(zhǔn)D65 光源成像系統(tǒng)，并以色度儀測(cè)量結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建圖像分析的非線性白度標(biāo)定模型，得到圖像RGB 數(shù)值與CIE-XYZ 三刺激值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。然后，使用該成像系統(tǒng)對(duì)不同白度等級(jí)的雙孢菇進(jìn)行白度測(cè)定，研究雙孢菇白度與貯藏時(shí)間之間的相關(guān)性，驗(yàn)證白度測(cè)定值用于評(píng)價(jià)雙孢菇新鮮度的可行性。

1 材料與方法

1.1 圖像采集

圖像采集系統(tǒng)主要包括工業(yè)相機(jī)（DALSA，G3-GC10-C1280IF，Canada）和光源。相機(jī)通過(guò)千兆以太網(wǎng)連接到PC 機(jī) （IntelRCoreTMi5-7500，3.40 GHz，內(nèi)存8 GB）。其中，工業(yè)相機(jī)配備定焦鏡頭 （GXTECH，GX-2514-10M，Japan），焦距25 mm；光源為漫反射積分球光源，其光學(xué)性能接近D65標(biāo)準(zhǔn)光源，由180 個(gè)LED 燈 珠（NICHIA，2385-6500K，Japan）組合而成，功率18 W，色溫6 500 K，顯色指數(shù)＞90%，均勻度＞90%。工業(yè)相機(jī)和光源安裝在金屬支架上，安裝高度分別為20 cm 和35 cm，金屬支架安裝在暗箱內(nèi)，暗箱由鋁合金框架和黑色亞克力板搭建，尺寸為長(zhǎng)45 cm、寬45 cm、高60 cm，暗箱內(nèi)部底面鋪放黑色吸光布。工業(yè)相機(jī)位于光源正上方，通過(guò)光源進(jìn)光口與暗箱底面中心點(diǎn)垂直，圖像采集系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 圖像采集系統(tǒng)Fig.1 Image acquisition system

工業(yè)相機(jī)工作在手動(dòng)模式下，通過(guò)DALSA SDK 軟件采集樣本的8 位彩色RGB 圖像，分辨率為1280×1024，并以高分辨率和高質(zhì)量的PNG 格式儲(chǔ)存。其中，鏡頭光圈f=3.6，曝光時(shí)間1/100 s，自動(dòng)白平衡模式。將圖像導(dǎo)入Matlab 2016a 軟件以提取8 位RGB 值，進(jìn)行動(dòng)態(tài)白平衡以校準(zhǔn)顏色。為保證圖像采集的均勻性和可重復(fù)性，每次采集圖像時(shí)，樣本均位于相機(jī)視野中心，并且樣本面積不超過(guò)相機(jī)視野面積的50%，克服了相機(jī)鏡頭在將光傳輸?shù)綀D像傳感器時(shí)的位置差異。

1.2 動(dòng)態(tài)白平衡

白平衡是描述紅、綠、藍(lán)三基色混合生成白色精確度的指標(biāo)，它直接決定了相機(jī)色彩還原程度。為提高樣本圖像的色彩還原度，對(duì)樣本圖像的RGB 三通道值進(jìn)行動(dòng)態(tài)白平衡。動(dòng)態(tài)白平衡步驟如下：

1） 選取標(biāo)準(zhǔn)色卡若干張，利用圖像采集系統(tǒng)（光圈f=3.6，曝光時(shí)間1/100 s，自動(dòng)白平衡模式）采集色卡圖像，并獲取色卡圖像RGB 三通道值。

2） 利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件將色卡的標(biāo)稱RGB 值（RR，GR，BR）和圖像RGB 值（RI，GI，BI）對(duì)應(yīng)起來(lái)，將標(biāo)稱RGB 值減去圖像RGB 值記作差值ΔR，ΔG，ΔB，分別繪制差值曲線RI-ΔR，GI-ΔG，BIΔB。

3） 將Matlab 2016a 輸出的樣本RGB 值（RS，GS，BS）分別對(duì)應(yīng)到3 條差值曲線，并計(jì)算其差值，動(dòng)態(tài)白平衡之后的樣本RGB 值（R，G，B）表示為公式（1～3）：

1.3 白度

為了有效、定量計(jì)算白度，長(zhǎng)期以來(lái)出現(xiàn)了大量的白度計(jì)算公式。本文選擇國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）推薦的甘茨白度公式，如公式（4）所示，它被廣泛用于表面顏色行業(yè)，并被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）所采用。

式中，Y 和（x，y）——在CIE 標(biāo)準(zhǔn)D65 光源下樣品的亮度因子和色度坐標(biāo)；（xn-yn）——CIE 標(biāo)準(zhǔn)D65 光源下標(biāo)準(zhǔn)白板的色度坐標(biāo)。其中，色度坐標(biāo)（x，y）定義為：

式中，X，Y 和Z——CIE-XYZ 系統(tǒng)下的三刺激值。

RGB 數(shù)值與CIE-XYZ 三刺激值的轉(zhuǎn)換是圖像分析法進(jìn)行白度測(cè)量的關(guān)鍵。此外，圖像感興趣區(qū)域的劃分也決定了白度測(cè)量模型的精度。對(duì)于雙孢菇圖像，為減少圖像邊緣虛化造成的白度測(cè)量誤差，對(duì)圖像中雙孢菇輪廓內(nèi)切圓進(jìn)行腐蝕處理，把腐蝕后的內(nèi)切圓作為感興趣區(qū)域。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)色卡，選取色卡的內(nèi)切圓作為感興趣區(qū)域。將內(nèi)切圓的RGB 數(shù)值輸出并轉(zhuǎn)換為CIE-XYZ 三刺激值，計(jì)算內(nèi)切圓所有像素點(diǎn)白度值，取內(nèi)切圓所有像素點(diǎn)白度均值作為感興趣區(qū)域的白度值。

1.4 RGB 數(shù)值與CIE-XYZ 三刺激值轉(zhuǎn)換模型

對(duì)于數(shù)字相機(jī)，物體反射光照射在電荷耦合器件（CCD）傳感器，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和內(nèi)置處理電路，并結(jié)合相機(jī)參數(shù)及白平衡情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的RGB 三通道值計(jì)算。由于CCD 傳感器所用彩色濾光片的光譜特性與CIE 標(biāo)準(zhǔn)觀察者的匹配函數(shù)不同，而且與設(shè)備相關(guān)。為了使用甘茨白度公式，任何圖像的顏色量化都必須轉(zhuǎn)換為CIE 三刺激值。雙孢菇顏色范圍很小，而且本文已經(jīng)搭建了近似于CIE 標(biāo)準(zhǔn)D65 光源的照明系統(tǒng)，因此由照明條件引起的測(cè)量誤差相對(duì)較小。

為了得到計(jì)算甘茨白度所需的參數(shù)，采用的方法與將數(shù)字設(shè)備中的RGB 三通道值轉(zhuǎn)換為CIE 三刺激值方法相似[20]。根據(jù)國(guó)際新聞電信委員會(huì)-北美數(shù)字新聞?wù)掌瑓?shù)記錄 （IPTC-NAA）標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備相關(guān)的8-bit RGB 數(shù)值（R8bit，G8bit，B8bit）與設(shè)備無(wú)關(guān)RGB 數(shù)值（RSRGB，GSRGB，BSRGB）可以通過(guò)式（7）進(jìn)行擬合：

式中，GSRGB和BSRGB的表達(dá)式與RSRGB完全相似，β 值由成像系統(tǒng)決定。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[21-22]，與設(shè)備無(wú)關(guān)的歸一化RGB 值可以通過(guò)式（8）轉(zhuǎn)換為歸一化的CIE-XYZ三刺激值（XS，YS，ZS）。

通過(guò)進(jìn)一步采用IPTC-NAA 標(biāo)準(zhǔn)，可以將歸一化的CIE-XYZ 三刺激值（XS，YS，ZS），線性轉(zhuǎn)換為CIE-XYZ 三刺激值，如公式（9）所示：

式中，α——待標(biāo)定常數(shù)。

為了確定公式（7）和（9）中的α 和β 值，利用標(biāo)準(zhǔn)白板（復(fù)享光學(xué)，STD-WS，中國(guó)）、色度儀（紙邦自動(dòng)化，ZB-A，中國(guó)）進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)白板上參考點(diǎn)坐標(biāo)的三刺激值Xn和Zn進(jìn)行估計(jì)，以降低誤差。由于數(shù)字圖像的RGB 數(shù)值與表色系統(tǒng)（CIE-RGB、CIE-XYZ）三刺激值的轉(zhuǎn)換關(guān)系并不總是相同，它取決于成像系統(tǒng)的照明條件和相機(jī)參數(shù)。因此，將數(shù)字圖像的RGB 數(shù)值與CIEL*a*b*三刺激值相關(guān)聯(lián)。

為了估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)白板上參考點(diǎn)坐標(biāo)的三刺激值Xn、Zn，由CIE-L*a*b*空間定義[23]得到：

式中，L*，a*，b*——CIE-L*a*b*空間的三通道值；X，Y，Z——樣本在CIE-XYZ 空間的三刺激值；Xn，Yn，Zn——標(biāo)準(zhǔn)白板在CIE-XYZ 空間的三刺激值。

由公式（10）將CIE-L*a*b*色度坐標(biāo)中的L*值鏈接到CIE-XYZ 色度坐標(biāo)中的Y 值，得到：

式中，下標(biāo)IA 表示圖像分析測(cè)量結(jié)果。注意，公式（13）的有效性要求不等式Y(jié)/Yn＞0.008856，這適用于雙孢菇色度范圍。

由公式（7），（8），（9）和（13）可得：

最后，由公式（9），（10），（11），（12）可以將參考點(diǎn)三刺激值Xn和Zn的參考值計(jì)算為：

利用搭建的成像系統(tǒng)和色度儀分別測(cè)得參考點(diǎn) 的RGB 三通道值（R8bit，G8bit，B8bit）和CIE-L*a*b*空間的三通道值 （L*，a*，b*）。其中，公式（15）和（16）中的（Xn）IA和（Zn）IA的值取決于公式（9）中的α 值，由公式（14）可知α 值又取決于β 值。為了確定α 和β 的最優(yōu)值，選取5 個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，使（Xn）IA和（Zn）IA的標(biāo)準(zhǔn)偏差之和最小化，得到α 和β 的最優(yōu)值，確定該成像系統(tǒng)下圖像RGB 數(shù)值與CIE-XYZ 三刺激值的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

1.5 驗(yàn)證方法

1.5.1 色差評(píng)估 為了驗(yàn)證圖像分析法確定CIE-XYZ 三刺激值（X，Y，Z）的正確性，選取8 種灰度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)色卡（灰色逐漸至白色），利用圖像分析法測(cè)量每個(gè)顏色的CIE-L*a*b*三刺激值和白度值W，并將測(cè)量結(jié)果與色度儀測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。假設(shè)色度儀測(cè)量數(shù)據(jù)是真實(shí)的，選擇L*a*b*色差（ΔE*ab）評(píng)估圖像分析的準(zhǔn)確性[24]，并統(tǒng)計(jì)白度誤差ΔW，對(duì)兩種方法測(cè)得的白度值進(jìn)行相關(guān)性分析。ΔE*ab、ΔW 和Pearson 相關(guān)系數(shù)分別表示為：

式中，下標(biāo)CO 表示通過(guò)色度儀測(cè)得的真實(shí)值；下標(biāo)IA 表示圖像分析測(cè)量結(jié)果；xi——圖像分析法測(cè)到的白度值；yi——色度儀測(cè)得的白度值。

1.5.2 雙孢菇白度測(cè)量 為了驗(yàn)證本方法的雙孢菇白度測(cè)量結(jié)果，在一個(gè)商業(yè)化的農(nóng)場(chǎng)中（奧吉特生物科技有限公司，河南洛陽(yáng)），采集400 個(gè)雙孢菇樣本。按照雙孢菇人工白度評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[25-26]，并結(jié)合雙孢菇工廠化采收分級(jí)需求，將雙孢菇樣本放置在標(biāo)準(zhǔn)光源箱（D65 標(biāo)準(zhǔn)光源）內(nèi)進(jìn)行人工視覺(jué)“白度值”分級(jí)，分級(jí)依據(jù)見(jiàn)表1。選取每個(gè)等級(jí)的雙孢菇各40 個(gè)，采用圖像分析法對(duì)已知等級(jí)的雙孢菇進(jìn)行白度值測(cè)量，并統(tǒng)計(jì)測(cè)量結(jié)果。隨后，將每個(gè)等級(jí)的雙孢菇分成20 個(gè)一組，分別放置在冷藏環(huán)境【溫度（3±2）℃，濕度90%±5%】和常溫環(huán)境【溫度（25±2）℃，濕度55%±5%】中[27-29]，每24 h 利用圖像分析法測(cè)量1 次雙孢菇白度值，分析白度值變化規(guī)律。

表1 白度人工視覺(jué)分級(jí)依據(jù)Table1 Artificial visual classification basis for whiteness

2 結(jié)果與分析

2.1 動(dòng)態(tài)白平衡差值曲線

圖2為動(dòng)態(tài)白平衡中差值ΔR，ΔG，ΔB 隨RGB 測(cè)量值RI，GI，BI的變化趨勢(shì)（差值曲線）。從圖中可以看出，自動(dòng)白平衡之后，相機(jī)RGB 三通道的感光準(zhǔn)確性仍然較差，證實(shí)了動(dòng)態(tài)白平衡的必要性。進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)可知，對(duì)于R 通道和B通道，測(cè)量值小于160 時(shí)，相機(jī)獲取的測(cè)量值小于標(biāo)稱值，測(cè)量值大于160 時(shí)，相機(jī)獲取的測(cè)量值大于實(shí)際值；上述現(xiàn)象在G 通道同樣出現(xiàn)，然而臨界點(diǎn)為100，說(shuō)明工業(yè)相機(jī)對(duì)G 通道的感光程度大于R 通道和B 通道。根據(jù)差值曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)白平衡，可實(shí)現(xiàn)雙孢菇色彩還原，保證了白度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖2 ΔR、ΔG、ΔB 隨RGB 測(cè)量值的變化趨勢(shì)（差值曲線）Fig.2 Variation trend of ΔR，ΔG and ΔB with RGB measurements （difference curve）

2.2 α、β 最優(yōu)值和標(biāo)準(zhǔn)白板色度坐標(biāo)

標(biāo)定試驗(yàn)時(shí)，設(shè)定β 的取值范圍為[-10，10]，圖3為標(biāo)準(zhǔn)白板上參考 點(diǎn)的（Xn）IA與（Zn）IA標(biāo)準(zhǔn)差之和隨β 值變化曲線。由圖3可知，當(dāng)（Xn）IA與（Zn）IA標(biāo)準(zhǔn)差之和最小時(shí)，β 最優(yōu)值為2.55。動(dòng)態(tài)白平衡之后，選取的5 個(gè)參考點(diǎn)R，G，B 平均值分別為245，246，246，色度儀測(cè)得CIE-L*a*b*三刺激值L*的均值為98.14，由公式（14）可知，α 最優(yōu)值為104.17；由公式（7～9）可知，該成像系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)白板的CIE-XYZ 三刺激值X，Y，Z 分別為90.40，95.31，104.00，色度坐標(biāo)（xn，yn）為（0.3120，0.3290）。

圖3 參考點(diǎn)的（Xn）IA 與（Zn）IA 標(biāo)準(zhǔn)差之和隨β 值變化Fig.3 The sum of the standard deviations of （Xn）IA and （Zn）IA at the reference point varies with the β value

2.3 色差評(píng)估結(jié)果

表2為色度儀和圖像分析法測(cè)得的8 種標(biāo)準(zhǔn)色的CIE-L*a*b*值和白度值W，圖像分析法測(cè)量的平均色差ΔE*ab為1.25，通常色差可接受范圍為ΔE*ab＜2，這表明：在該成像系統(tǒng)下，相機(jī)RGB 數(shù)值與CIE-XYZ 三刺激值的轉(zhuǎn)換關(guān)系可靠且誤差小。對(duì)于同一種顏色，色度儀測(cè)得的白度值WCO均小于圖像分析法測(cè)得的白度值WIA，這可能是由于光照差異所致。對(duì)于不同顏色，白度誤差最大值為23.32%，最小值為6.08%；隨著白度值的增加，白度差ΔW 逐漸減小，且兩種方法測(cè)得的白度值顯著相關(guān)，Pearson 相關(guān)系數(shù)r 為0.9913，說(shuō)明圖像分析法能夠?qū)崿F(xiàn)白度解析和區(qū)分，白度值越高測(cè)量準(zhǔn)確性越高。

從表2可以看出，色度儀測(cè)得的亮度因子L*CO均小于圖像分析法測(cè)得的亮度因子L*IA，這也加強(qiáng)了以上關(guān)于光照差異的結(jié)論。當(dāng)白度值WCO＜60 時(shí)（如CBCC 1704，1702，1701，0921），白度值WCO、WIA隨亮度因子L*的增大而增大；當(dāng)白度值WCO＜60 時(shí)（如CBCC 1631，0391，1321，0431），亮度因子L*對(duì)白度值WCO、WIA的影響作用降低，顏色通道a*、b*對(duì)白度值WCO、WIA的影響作用提高，這表明：白度值變化是所有三刺激值的綜合影響，在白度評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)避免使用單一三刺激值進(jìn)行白度量化。

表2 色度儀和圖像分析法測(cè)得8 種標(biāo)準(zhǔn)色的CIE-L*a*b*值和白度值W 統(tǒng)計(jì)Table 2 CIE-L*a*b* value and whiteness value W statistics of 8 standard colors measured by colorimeter and image analysis method

2.4 雙孢菇白度測(cè)量結(jié)果

利用圖像分析法分別對(duì)A、B、C、D 等級(jí)的雙孢菇進(jìn)行白度值測(cè)量，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖4所示。每個(gè)等級(jí)的雙孢菇白度值分布區(qū)間分別為[76.60，94.15]，[67.92，82.35]，[54.36，68.32]，[39.78，55.29]，中位數(shù)分別為85.50，75.36，61.40，46.67，各組數(shù)據(jù)之間具有顯著差異（P<0.01）。數(shù)據(jù)分析可知，每個(gè)等級(jí)的雙孢菇白度均值分別為84.01，74.88，61.53，47.27，標(biāo)準(zhǔn)差分別為5.50，3.64，4.10，4.85，白度均值與中位數(shù)接近，各等級(jí)白度值標(biāo)準(zhǔn)差也接近。從圖中可以看出，隨雙孢菇白度等級(jí)下降，圖像分析法測(cè)得的白度值減小，除A 級(jí)和B 級(jí)雙孢菇白度值分布區(qū)間存在輕微重疊以外，其余各等級(jí)的雙孢菇白度值區(qū)分明顯，說(shuō)明圖像分析法能夠區(qū)分不同白度等級(jí)的雙孢菇，并對(duì)其白度值進(jìn)行測(cè)量。

圖4 不同等級(jí)的雙孢菇白度值統(tǒng)計(jì)Fig.4 The whiteness value statistics of different grades of Agaricus bisporus

2.5 白度值隨貯藏時(shí)間的變化

在冷藏和常溫環(huán)境下，通過(guò)圖像分析法測(cè)得的雙孢菇白度平均值隨貯藏時(shí)間變化如圖5所示。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，雙孢菇白度值逐漸降低。統(tǒng)計(jì)分析表明，常溫環(huán)境中貯藏120 h，不同等級(jí)的雙孢菇白度值降幅差別較大，分別為41.75，36.01，33.86，24.96；冷藏環(huán)境中貯藏120 h，不同等級(jí)的雙孢菇白度值降幅穩(wěn)定，分別為19.84，22.97，17.72，18.10。此外，常溫環(huán)境中，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，白度值迅速下降后逐漸放緩；當(dāng)貯藏時(shí)間超過(guò)72 h，雙孢菇表面失水形成保護(hù)膜，白度值基本趨于穩(wěn)定，雙孢菇開(kāi)始出現(xiàn)脫水萎縮、開(kāi)傘現(xiàn)象，達(dá)不到食用標(biāo)準(zhǔn)。冷藏環(huán)境中，雙孢菇白度值下降速度較常溫環(huán)境緩慢，當(dāng)貯藏時(shí)間達(dá)到120 h，雙孢菇尚未出現(xiàn)脫水萎縮、開(kāi)傘現(xiàn)象。這說(shuō)明雙孢菇適宜于低溫環(huán)境保存，且環(huán)境濕度對(duì)雙孢菇新鮮度保持至關(guān)重要。

圖5 不同環(huán)境下雙孢菇白度值隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.5 The whiteness value of Agaricus bisporus varies with time in different environments

3 結(jié)論

1） 搭建了雙孢菇圖像采集系統(tǒng)，使用LED燈珠實(shí)現(xiàn)了D65 標(biāo)準(zhǔn)光源。研究了成像系統(tǒng)的色差曲線，提出了RGB 圖像動(dòng)態(tài)白平衡校正方法，可實(shí)現(xiàn)雙孢菇色彩準(zhǔn)確還原，保證了后續(xù)白度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2） 提出了一種圖像分析的白度標(biāo)定模型和方法，能夠?qū)﹄p孢菇的整體白度進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)定，圖像分析法與白度儀測(cè)量結(jié)果的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9913，測(cè)量色差ΔE*ab小于2。

3） 對(duì)4 種白度等級(jí)的雙孢菇進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明各組間成像系統(tǒng)的白度測(cè)量結(jié)果具有顯著性差異。雙孢菇摘后貯藏時(shí)間與所測(cè)得的白度值具有顯著相關(guān)性，白度值能夠用于定量評(píng)價(jià)雙孢菇的新鮮度。