۳-۴-۱ اندازه ­گیری وزن
برای اندازه ­گیری وزن میوه انار و سایر اجزای آن شامل پوست، آریل، هسته و آب میوه از یک ترازوی دیجیتال مدل AND-GF600 با دقت ۰۰۱/۰ گرم استفاده شد (شکل ۳-۲).

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۳- ۲ ترازوی مورد استفاده برای اندازه ­گیری وزن
۳-۴-۲ محاسبه حجم و جرم حجمی واقعی
برای محاسبه حجم میوه، آریل، پوست و هسته از روش جابجایی مایع استفاده شد. بدین منظور از تلوئن C₇H₈ استفاده شد. علت استفاده از تلوئن را می­توان به کم بودن کشش سطحی آن و جذب ناچیز آن توسط نمونه دانست (Aydin, 2002). دلیل دیگر آن پر کردن کوچکترین خلل و فرج سطحی و توانایی انحلال کم آن است (Öǧ, ۱۹۹۸). برای این منظور استوانه­ مدرجی تا حجم معینی از تلوئن پر شد و سپس نمونه داخل آن قرار داده شد. تغییر حجم ایجاد شده قرائت گردید. برای میوه کامل انار استوانه مدرج طوری انتخاب شد که قطر آن بزرگتر از قطر میوه بوده بطوریکه میوه با دیواره داخلی استوانه تماس نداشته باشد. برای اندازه ­گیری حجم آب نیز از یک استوانه مدرج با دقت ۱ سی­سی استفاده شد (Mohsenin, 1996). شکل ۳-۳ ابزار مورد استفاده برای اندازه گیری حجم را نشان می­دهد.
۳-۵ آب­گیری میوه انار
برای آب­گیری میوه انار ابتدا در آزمایشگاه دانه­ های انار با دقت از پوسته آن جدا شده و با بهره گرفتن از یک آب­ انار گیر دستی ساخت کشور چین (شکل ۳-۴) آب آنها گرفته شد. سپس حجم آب گرفته شده بلافاصله توسط یک استوانه مدرج قرائت گردید. هسته­های باقی­مانده در آب­گیر نیز با دقت تمیز شده و حجم آنها نیز اندازه گرفته شد.
شکل ۳- ۳ ابزار مورد استفاده برای اندازه ­گیری حجم
شکل ۳-۴ آب انار­ گیر دستی
۳-۶ آزمون غیر مخرب اشعه ایکس
در طی سال­های اخیر در دنیا توجه بسیاری از پژوهشگران به تعیین کیفیت محصولات کشاورزی با روش­های غیر مخرب معطوف شده است، بطوریکه محور اصلی تحقیقات پس از برداشت میوه‌ها و محصولات زراعی شده‌اند و حجم تحقیقات در این زمینه به صورت فزاینده­ای رو به افزایش است. آزمون­­های مخرب به دلیل زمان­بر و گران بودن بتدریج جای خود را به روش­های غیرمخربی همچون روش­های صوتی، نوری، تصویر برداری MRI و دیگر روش­های غیر مخرب داده اند. در این تحقیق به منظور بررسی امکان تخمین خصوصیات بیوفیزیکی میوه انار با بهره گرفتن از دستگاه سی­تی اسکن اشعه ایکس عکس­برداری از میوه­ ها انجام گرفت.
۳-۶-۱ اصول کار دستگاه سی­تی اسکن
پس از اینکه شرایط دستگاه تنظیم شد یک دسته پرتو ایکس به صورت یک باریکه در آمده و از جسم رد می‌شود (پالس می‌شود). مقداری از انرژی اشعه هنگام عبور از جسم جذب و باقیمانده اشعه با عنوان پرتو خروجی که از جسم عبور می‌کند توسط آشکارسازی که مقابل دسته پرتو ایکس قرار دارد اندازه ­گیری شده و بعد از تبدیل به زبان کامپیوتری در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌شود. بلافاصله پس از اینکه اولین پالس اشعه بطرف جسم فرستاده و اندازه‌گیری شد و لامپ اشعه ایکس یک حرکت چرخشی بسیار کم انجام داد دسته پرتو ایکس دوباره پالس شده، مجددا اندازه‌گیری و در حافظه کامپیوتر ذخیره می­گردد. این مرحله چند صد یا چند هزار بار بسته به نوع دستگاه تکرار می‌شود تا تمام اطلاعات مربوط به جسم مورد نظر در حافظه کامپیوتر ذخیره شود. کامپیوتر میزان اشعه‌ای را که هر حجم معینی از بافت جذب می‌کند اندازه ­گیری می‌کند. این حجم بافتی را واکسل (Voxel) می‌نامند که مشابه چند میلیمتر مکعب از جسم می‌باشد. در سی­تی ‌اسکن یک لایه مقطعی از جسم به این واکسل­های ریز تقسیم می‌شود. با توجه به مقدار جذب اشعه‌ای که توسط هر کدام از این واکسلها صورت می‌گیرد یک شماره نسبت داده می‌شود. این شماره‌ها برای تصویری که تهیه شده است نماینده چگالی با معیار خاکستری (از سفید تا سیاه) می­باشد. نمایش هر کدام از واکسل­ها بر روی مانیتور را یک پیکسل (Pixl) می‌گویند. یعنی واکسل­ها حجم سه بعدی و پیکسل­ها دو بعدی می‌باشند و هر چه تعداد پیکسل­ها بر روی مونیتور بیشتر باشد تصویر واضح‌تر و قابل تفکیک‌تر است. اعدادی که با توجه به مقدار جذب اشعه به هر بافت اختصاص داده می‌شود را اعداد سی‌تی یا اعداد هانسفیلد می‌نامند. هر چه مقدار این اعداد کمتر باشد بر روی فیلم سی‌تی اسکن آن قسمت طبق معیار خاکستری، به سمت سیاهی تمایل دارد و برعکس هرچه عدد سی‌تی بالا باشد تصویر به سمت سفیدی (مثل استخوان) تمایل دارد.
۳-۶-۲ اجزای اصلی دستگاه سی­تی اسکن
اجزای اصلی دستگاه شامل تیوب اشعه ایکس، آشکارسازها و سیتم جمع آوری داده ­ها می­باشد. این اجزا در داخل محفظه­ای قرار دارد که به آن گانتری می­گویند. گانتری در یک مسیر دایره­ای می تواند ۳۶۰ درجه چرخش کند و در نتیجه منبع اشعه ایکس و آشکارسازها نیز همراه آن می چرخند همانطور که در شکل ۳-۵ مشاهده می­ شود منبع اشعه ایکس و آشکارسازها در روبروی هم قرار دارند و در یک مسیر ۳۶۰ درجه­ای می­چرخد. آشکارسازها در هر لحظه مقدار اشعه عبوری را ثبت می­ کنند و در نتیجه می­توان از تمامی نمای جسم عکس برداری کرد.
شکل ۳- ۵ وضعیت قرارگیری تیوب اشعه ایکس و آشکارسازها
۳-۶-۲-۱ منبع تولید اشعه ایکس
در دستگاه­های امروزی منبع تولید اشعه ایکس همان تیوب اشعه ایکس است. مبنای عملکرد تیوب بر اساس شتاب گرفتن الکترون­ها در خلا و برخورد آن به یک مانع و تبدیل الکترون­ها با اشعه ایکس می­باشد. در اثر برخورد الکترون­ها شتابدار به سطح آند، حدود یک درصد از این انرژی به اشعه ایکس و ۹۹ % آن به گرما تبدیل می­ شود. اشعه به طرف آند پراکنده شده و از طریق روزنه خروجی از تیوب خارج می­ شود.
۳-۶-۲-۲ آشکارسازها
اشعه ایکس پس از تولید به جسم تابیده می­ شود. تعدادی از فوتون­ها در اثر برخورد با ماده درون جسم دچار پدیده ­های فیزیکی همچون پدیده جذب فتوالکتریک و پراکندگی رایلی می­شوند. فوتون­هایی که دچار هیچ پدیده­ای نشده­اند وارد آشکارسازها می­شوند. آشکارسازها مقدار جذب اشعه ایکس توسط جسم را تعیین می­ کنند و آن را تبدیل به سیگنال­های الکتریکی کرده به سیستم جمع آوری اطلاعات ارسال می­ کند.
۳-۶-۲-۳ دریافت داده ­ها
مفهوم دریافت داده ­ها به جمع آوری اطلاعات برای تولید تصویر اشاره دارد. در طول اسکن تیوب اشعه ایکس و آشکارسازها به دور جسم دوران می­ کنند تا از زوایای مختلف اطلاعات جمع­آوری کنند. در واقع آنچه اندازه ­گیری می­ شود نسبت اشعه عبور کرده به اشعه اولیه است و این همان ضریب تضعیف اشعه خواهد بود. این مقدار اندازه ­گیری شده به کامپیوتر ارسال می­ شود و به عنوان داده خام ذخیره می­گردد.
۳-۶-۳ پردازش داده ­ها و اعداد سی­تی اسکن
اولین عملیات پردازش تصویر شامل تبدیل داده ­ها به اعداد ساده­تر و قابل فهم برای کامپیوتر است. پس از انجام اسکن و جمع آوری داده ­ها ضریب تضعیف خطی در هر واکسل بدست می ­آید. ضرایب تضعیف بدست آمده یک سری اعداد نزدیک بهم بوده که در کسری از اعشار با هم تفاوت دارند. از آنجایی­که این اعداد قابل استفاده نمی­باشند باید این اعداد به اعداد ساده­ای تبدیل شوند تا بتوان تصویر در مقیاس خاکستری بوجود آورد. برای تبدیل این اعداد اعشاری به اعداد ساده از مقیاس استاندارد شده­ای استفاده می­ کنند که به آن عدد سی­تی^[۷۴] می­گویند. برای بدست آوردن عدد سی­تی کامپیوتر ضریب تضعیف خطی هر پیکسل را در مقایسه با ضریب تضعیف خطی آب از طریق فرمول زیر محاسبه می­ کند.
ضریب K را اصطلاحا فاکتور کنتراست می­گویند. در دستگاه­های امروزی این مقدار ۱۰۰۰ در نظر گرفته شده است. واحد عدد سی­تیHU (Hounsfeild Unite) می­باشد. در عدد سی­تی ضریب تضعیف خطی آب به عنوان مرجع پذیرفته شده و عدد سی­تی آب برابر صفر خواهد بود. عدد سی تی هوا و استخوان به ترتیب برابر ۱۰۰۰- و ۱۰۰۰+ است. کامپیوتر اعداد بدست آمده از آشکار سازها را گرفته و از فرمول فوق آنها را تبدیل به عدد سی­تی می­ کند. سپس بر اساس همین اعداد تصویری در مقیاس خاکستری تشکیل می­ شود به نحوی که اعداد با سی­تی بالاتر به رنگ سفید و اعداد با سی­تی کمتر به رنگ سیاه نزدیکتر می­ شود.
۳-۷ پردازش تصاویر
به منظور تهیه تصاویر سی­تی­اسکن از نمونه­های انار در حالی که به پهلو و پشت سر هم قرار داشتند تصویربرداری در مرکز تصویربرداری تابا واقع در شهر شیراز با بهره گرفتن از دستگاه سی­تی اسکن مدل VCT انجام شد. عکس برداری بوسیله سیستم سی­تی ­اسکن بدین صورت می­باشد که از یک جسم در یک صفحه مشخص (مثلا صفحه x-y) به صورت مقاطع پشت سر هم با ضخامت های مشخص عکس برداری می­ کند. در این تحقیق ضخامت مقطع­ها ۶۲۵/۰ میلی­متر برای میوه انار در نظر گرفته شد. برای عکس­برداری از هر رقم میوه انار و هر اندازه ۱۸ عدد میوه انتخاب شد. عکس­های گرفته شده از میوه­های انار با فرمت bmp ذخیره و به نرم افزارMatlab نسخه ۱/۸ منتقل شدند. در این نرم افزار با بهره گرفتن از جعبه ابزار پردازش تصویر عملیات پردازش تصویر بر روی تصاویر انجام گرفت و ویژگی­های مورد نظر از تصاویر استخراج گردید. شکل (۳-۶) یک مقطع عکس برداری شده از میوه انار را توسط دستگاه سی­تی ­اسکن نشان می­دهد.
شکل ۳- ۶ یک مقطع عکس برداری شده از میوه انار توسط دستگاه سی­تی ­اسکن
۳-۷-۱ قطعه­بندی^[۷۵] تصویر
فلوچارت مراحل مختلف آماده ­سازی و قطعه­بندی تصویر در شکل ۳-۷ آورده شده است. از آنجاییکه تصویر خروجی از دستگاه سی­تی ­اسکن به شکل تصویر خاکستری^[۷۶] می­باشد با آستانه گذاری، تصویر به صورت سیاه و سفید (صفر و یک) در آمد. قبل از آن عملیات ارتقای تصویر انجام گرفت. تصاویر قبل از آنالیز شدن پیش پرداز شدند تا نوفه از تصویر حذف شود.
برای حذف نقاطی از تصویر که به صورت اتفاقی بوجود آمده­اند (نوفه­های احتمالی اولیه) از فیلتر میانه^[۷۷] استفاده گردید. این بهینه­سازی و فیلتر باعث شد که انواع نوفه­های موجود در یک تصویر تا حد قابل قبولی حذف شوند و تصویری شفاف­تر در اختیار قرار گیرد. روش حذف نوفه در این فیلتر به این صورت بود که با حرکت یک عنصر بر روی تصویر و مقایسه همسایگی­های یک پیکسل مقدار میانه را جایگزین پیکسل مورد نظر می­نمود. با اینکه مقادیری از نوفه با بهره گرفتن از فیلتر میانه حذف شدند اما هنوز هم مقادیری از نوفه در تصویر وجود داشت که در مراحل بعدی آنها نیز حذف گردیدند.
سپس تصویر به حالت سیاه و سفید^[۷۸] تبدیل گردید. مقدار حد آستانه را می­توان از روی نمودار هیستوگرام رنگ خاکستری^[۷۹] تعیین کرد. بنابراین ابتدا نمودار هیستوگرام رنگ خاکستری تصویر رسم شد (شکل ۳-۸) و سپس با بهره گرفتن از مقادیر حد آستانه مناسب، تصاویر مقطعی از میوه انار از زمینه جدا شدند و به تصاویر سیاه و سفید تبدیل گردیدند.
آستانه کمیت عددی است که پیکسل­های با شدت روشنایی بالاتر از آن را به یک و کمتر از آن را به صفر تبدیل می­ کند. این روش برای تصاویر با تباین بالا در شرایطی که روشنایی کنترل شده باشد بسیار موثر است (Guyer et al., 1993).
زمینه تصویر (سیاه)
تصویر باینری
مقطع انار (سفید)
(K_th) محاسبه مقدار حد آستانه
دریافت تصویر خاکستری
استفاده از فیلتر میانه جهت حذف نویز
رسم نمودار هیستوگرام از تصویر ارتقاء یافته
K>K_th
No
Yes
استفاده از عنصر سازه جهت حذف نویزهای احتمالی
پر کردن داخل محدوده سفید (مقطع انار)