Rozpoznawanie i interpretacja uszkodzeń ziarna na drodze analizy obrazów rentgenowskich

Dyrekcja Instytutu Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie zaprasza na seminarium, na którym

mgr Jarosław Grodek

przedstawi wyniki badań do przygotowywanej rozprawy doktorskiej.

Tytuł seminarium:

Rozpoznawanie i interpretacja uszkodzeń ziarna na drodze analizy obrazów rentgenowskich
Seminarium odbędzie się 27 czerwca (środa) br., o godzinie 12oo w auli naszego Instytutu.

Streszczenie:

Zagadnienie pozyskiwania wysokiej jakości surowców pochodzenia roślinnego oraz produkcji bezpiecznej żywności stanowi obecnie jeden z priorytetów badawczych i znajduje poparcie ze strony przemysłu oraz jednostek naukowo-badawczych krajów UE. Poznanie właściwości fizycznych surowców umożliwia projektowanie efektywnych procesów technologicznych. Monitorowanie tych procesów w trakcie transformacji surowca w końcowy produkt stanowi nieodzowny element kontroli procesu i sterowania zgodnie z obowiązującymi zasadami HACCP. Kontrola produkcji rolnej oraz procesów zachodzących podczas transportu, magazynowania i przetwarzania surowca jest nieodzownym warunkiem optymalizacji produkcji bezpiecznej dla zachowania zdrowia człowieka żywności.

Z punktu widzenia zaspokajania potrzeb energetycznych człowieka, ważnym surowcem żywieniowym pochodzenia roślinnego jest ziarno zbóż. Wśród nich na szczególną uwagę w skali globalnej zasługuje ziarno pszenicy, którego produkty zaspokajają ok. 20% zapotrzebowania energetycznego człowieka.

Podział na grupy odmian w aspekcie przydatności do poszczególnych gałęzi przetwórstwa opiera się między innymi na właściwościach fizycznych, kształtujących efektywność procesów przetwarzania ziarna.

Jednym z czynników wpływających na jakość ziarna pszenicy jest aktywność szkodników magazynowych. Do najgroźniejszych szkodników strefy klimatu umiarkowanego należy wołek zbożowy (Sitophilus granarius L.) powodujący w Polsce straty ziarna rzędu 5% w skali roku. Porażenie ziarna tym szkodnikiem powoduje:

• obniżenie jakości w wyniku żerowania form młodocianych i dorosłych oraz ewidentne ubytki masy ziarna;
• rozwój osobniczy począwszy od najwcześniejszego stadium aż do postaci dorosłej przebiega w ziarniaku. Detekcja ukrytego porażenia wymaga szybkich i precyzyjnych metod fizycznych do ich identyfikacji.

Ziarno zasiedlone przez wołki jest zanieczyszczone pozostałościami, które działają alergennie i anty-żywieniowo.

Zgodnie z procedurą GIPSA do oznaczania jakości pszenicy dopuszczalna liczba szkodnika w masie ziarna wyrażona liczbą porażonych ziarniaków w odniesieniu do 100 g ziarna wynosi 31. Jeśli zatem próbka 100 ziarniaków zawiera przynajmniej 1 porażony ziarniak zostaje zdyskwalifikowana w procesie przetwórczym. Norma dla młynów przemiałowych ziarna dopuszcza obecność 5 ziarniaków porażonych w 100 g próbce.

Istnieje wiele technik aplikowanych do detekcji uszkodzeń ziarna. Wśród nich metoda rentgenograficzna nadal uznawana jest za referencyjną. Pozwala na precyzyjne określenie stopnia uszkodzenia, porażenia oraz identyfikację zaawansowania rozwoju szkodnika. Połączenie rentgenografii z możliwościami oferowanymi przez programy komputerowe do analizy obrazu stwarza możliwość automatyzowania procedury analizy próbki pod kątem uszkodzeń materiału oraz konstruowanie systemów do monitoringu ziarna w czasie rzeczywistym. Systemy kontroli fitosanitarnej wyposażone w algorytmy detekcji uszkodzeń pozwalają wyeliminować materiał o obniżonej wartości technologicznej i żywieniowej.

W pracy zaprezentowano propozycję algorytmu przetwarzania i segmentacji obrazów rentgenowskich ziarna pszenicy porażonego wołkiem zbożowym. Skuteczność metody zbadano porównując wyniki z rezultatem oceny eksperckiej.