가지 과일 색상 평가에 비색계의 적용

2023-05-03

이 문서에서는 휴대용 분광광도계 를 사용하여 감광성 및 감광성을 포함한 5가지 가지 재료의 껍질과 꽃받침 색상의 색상 차이를 감지했습니다. 그 결과 비색계 감지 결과는 육안 관찰 결과보다 더 정확한 가지의 겉보기 색상 특성의 차이를 실제로 반영 할 수 있음을 보여주었습니다. 그것은 다른 재료의 색상의 미묘한 차이를 반영 할 수 있습니다. 녹색 가지와 보라색 가지의 과일 색 차이는 주로 650-700nm 파장 범위에 분포합니다. 연구 결과는 가지 색상 외관을 감지하는 새로운 접근 방식을 제공하고 가지 품종 선택 및 과일 색상 생성 메커니즘 연구에 대한 데이터 지원을 제공합니다.

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3.1 색차 기기의 감지 결과는 가지의 겉보기 색상 특성의 차이를 진정으로 반영 할 수 있습니다.

3.2 비색계 감지 결과는 육안으로 관찰한 결과보다 더 정확합니다.

3.3 비색계의 감지 결과는 다양한 재료의 미묘한 색상 차이를 반영할 수 있습니다.

루오수, 쿤룬 멜론, 가지 멜론, 보라색 멜론 등으로도 알려진 솔라누메 롱에나 L.은 가지과 속의 일년생 또는 다년생 식물입니다. 중국은 세계 최대의 가지 생산국이자 소비국으로, 중국의 채소 생산에 중요한 역할을 합니다. 가지 껍질의 색은 가지의 중요한 품질 및 상업적 특성입니다. 과일 껍질의 색에 따라 가지는 보라색-검은 가지, 보라색-빨간색 가지, 붉은 가지, 녹색 가지, 흰색 가지와 같은 다양한 유형으로 분류 할 수 있습니다. 다른 지역의 소비자는 과일 색상에 대한 선호도가 다릅니다. 현재 시장은 주로 보라색-검은색 가지 품종이 지배적입니다. 보라색-검은색 가지에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 감광성 품종으로 저조도 조건에서 피부색을 밝게하고 어두운 조건에서도 녹색 또는 흰색으로 변합니다. 두 번째 유형은 저조도 조건에서 피부색 변화가 거의없는 밝은 둔한 품종입니다. 어두운 환경에서도 피부색은 여전히 진한 보라색-빨간색입니다. 감광성 및 감광성 가지의 과일 색상 메커니즘에 대한 연구에서 약간의 진전이있었습니다. 가지 피부색에 대한 빛의 효과는 주로 안토시아닌과 엽록소의 생합성을 조절하여 이루어집니다. 감광성 가지 피부 안토시아닌 합성은 빛에 의존하는 경로이며, 감광성 가지 피부 안토시아닌 합성은 빛에 의존하는 경로와 비광 의존적 경로의 두 가지 경로를 가질 수 있습니다. 그러나 가지 과일 색에 대한 기존 연구는 주로 가지 피부색을 식별하고 감지하기 위해 육안 관찰에 의존합니다. 기기와 장비를 이용한 정밀한 검출에 대한 더 많은 연구가 필요합니다.

색수차 측정기는 특정 스펙트럼 감도를 가진 광전 적분 소자와 국제적으로 통용되는 CIELAB 색도 공간을 사용하여 물체 표면의 색도 지수를 직접 측정하는 기기입니다. 물체의 색상만 제어하면 되고 컬러 매칭이 필요 없는 산업 분야에서 측정 속도가 빠르고 정확도가 높다는 장점이 있습니다. 색도계는 농업 분야에서 색상 감지에 널리 사용되어 왔습니다. 육류, 밀가루, 과일, 차 등. 아직 채소 생산 및 제품 감지에 널리 사용되지는 않았으며 관련 연구용으로만 사용되고 있습니다. 야채 제품, 특히 가지 제품의 색상과 모양은 직접적인 감각 판단에 의존합니다. 이 논문은 감광성과 감광성 유형 간의 가지 껍질 색상의 미묘한 차이를 확인하기 위해 색차 계측기를 사용하여 5 가지 가지 재료의 과일 색상을 측정하여 가지 과일 색상 메커니즘 연구의 기초를 제공하고 야채 색상 외관 감지 및 새로운 가지 품종 육종에 대한 새로운 아이디어를 제공했습니다.

1. 재료 및 방법

1.1 재료 및 장비

가지에는 표 1과 같이 5가지 종류가 있습니다.
CS-600 휴대용 분광광도계에서 생산한 항저우 CHNSpec 기술 유한 회사. 이 색도계 는 반사율, 전체 색차 E, 밝기(흑백) L, 빨강-녹색 a, 노랑-파랑 b 등 물체 표면에서 400-700nm 및 10nm 간격으로 31개 파장의 빛 반사율을 감지하여 색도 데이터를 얻습니다.

표.1 다섯 가지 가지의 과실 색, 꽃받침 색, 꽃받침 밑 부분 색 비교

항목	품종	출처	유형	과일 껍질 색상	꽃받침 색상	꽃받침 색상
1	그린 딜리셔스	구매	블런트 타입	퍼플 블랙	퍼플 블랙	녹색
2	TK99	셀프 교육	블런트 타입	퍼플 블랙	퍼플 블랙	녹색
3	98	Self 교육	혼합 유형	퍼플 블랙	라벤더	보라색
4	9798	셀프 교육	혼합 유형	퍼플 블랙	라벤더	보라색
5	10012	셀프 교육	감광성 유형	퍼플 블랙	녹색	보라색

1.2 테스트 방법

색도계를 사용하여 다음을 수행합니다. 색상 차이 측정 다양한 가지 품종의 데이터. 각 품종에 대해 5 개의 가지를 선택하고 5 번 반복합니다. 먼저 색도계를 흑백으로 보정합니다. 그런 다음 '녹색 손잡이' 1개를 선택하고 길이 5cm, 너비 4cm로 가지 중앙의 균일한 색상 지점에서 껍질을 벗깁니다. 겉껍질을 테스트 구멍에 단단히 밀착시켜 테스트 구멍을 완전히 덮습니다. 테스트 버튼을 누르면 테스트 결과가 S로 표시된 표준값으로 사용됩니다.₁그 후, 동일한 방법을 사용하여 나머지 가지의 색차 값을 결정하기 위해 S₂-S₂₅. 아래쪽 꽃받침 색의 색차 값을 측정하는 방법은 과일 껍질 색의 측정 방법과 동일합니다. 꽃받침이 덮인 위치에서 길이 3cm, 너비 3cm로 껍질을 벗깁니다. 측정 결과는 순차적으로 P₁-P₂₅.

1.3 데이터 통계 분석

DPS 소프트웨어를 사용하여 던컨 방법을 사용하여 테스트 데이터에 대한 분산 분석을 수행하고, Microsoft Office Excel 2007 소프트웨어를 사용하여 차트 분석을 수행합니다.

2. 결과 및 분석

2.1 껍질 색상 차이 분석

표 2에서 볼 수 있듯이 다섯 가지 소재의 총 색상 차이는 큰 차이를 보이지 않았으며 Δ E는 1.15에서 1.63 사이입니다. 그 중 '98'이 1.15로 가장 작고 'TK99'가 최대 1.63이며 둘 사이의 차이는 0.48에 불과하며 '그린 쟈오지'가 'TK99'에 가장 가깝습니다. 밝기 L 범위는 25.94 ~ 28.02입니다. '녹색 바지오지'와 '10012'의 유의미한 차이는 '녹색 바지오지'가 표피가 가장 밝고 '10012'가 표피가 가장 어둡다는 것을 나타냅니다. 적녹색 값 a는 '9798'과 'TK99' 사이에 상당한 차이가 있음을 나타냅니다. '10012'의 노란색과 파란색 값이 가장 낮게 나타나 다른 품종과 유의미한 차이를 보입니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 다른 재료의 분광 반사율 곡선에서 '녹색 바지오'와 'TK99'가 한 그룹을 형성하고 다른 세 가지 재료가 한 그룹을 형성하고 있으며, 다른 분광 반사율 측면에서 400-650nm는 그룹, 660-670nm는 그룹, 680-700nm는 그룹이며 전체적으로 650nm 이전에는 5 가지 품종간에 분광 반사율에 큰 차이가 없었습니다. 650nm 이후에는 그 차이가 점차 뚜렷해져 두 그룹으로 크게 나뉘었습니다.

표.2 과일 껍질 색도계 측정 결과 비교

항목

샘플

400 nm

410 nm

420 nm

640 nm

650 nm

660 nm

670 nm

680 nm

690 nm

700 nm

그린 딜리셔스

28.02^a

-0.44^ab

2.71^a

1.55^a

5.02^a

4.72^a

4.65^a

5.85^a

6.16^a

6.90^a

8.05^a

10.61^a

17.19^a

25.64^a

TK99

26.76^ab

-0.21^b

2.63^a

1.63^a

4.79^a

4.43^a

4.31^a

5.29^a

5.59^ab

6.55^ab

8.24^a

11.59^a

18.54^a

25.77^a

27.21^ab

-0.41^ab

2.62^a

1.15^a

4.89^a

4.58^a

4.51^a

5.50^a

5.52^ab

5.73^bc

6.13^b

7.38^b

10.62^b

15.24^b

9798

27.07^ab

-0.51^a

2.32^ab

1.16^a

4.86^a

4.58^a

4.53^a

5.37^a

5.33^ab

5.51^c

5.84^b

6.84^b

9.50^b

13.44^b

10012

25.94^b

-0.34^ab

1.98^b

1.31^a

4.68^a

4.45^a

4.30^a

5.14^a

5.13^b

5.29^c

5.56^b

6.57^b

9.66^b

14.61^b

참고: Δ E는 전체 색상 차이를 나타내고, L은 밝기(흑백), a는 빨간색과 녹색, b는 노란색과 파란색을 나타냅니다.

표.3 꽃받침 아래 색도계 측정 결과 비교

항목

샘플

400 nm

410 nm

420 nm

480 nm

4 90 nm

650 nm

660 nm

680 nm

690 nm

700 nm

그린 딜리셔스

26.93^a

7.60^c

3.73^b

2.89^a

5.16^a

4.65^a

4.32^a

4.50^a

4.48^a

10.91^a^b

12.97^a^b

19.15^a^b

27.49^a

34.00^a

TK99

26.30^a

5.60^c

2.17^a^b

3.46^a

5.24^a

4.77^a

4.41^a

4.57^a

4.54^a

9.38^a

11.83^a

19.44^a^b

27.82^a

34.54^a

36.11^b

14.26^b

2.22^a^b

12.71^b

9.37^b

8.92^bc

8.53^bc

8.04^b

7.31^a

15.79^bc

15.42^a^b

17.88^a^b

25.73^a

32.76^a

9798

36.40^b

16.99^a

-1.16^a

15.34^b

10.75^b

10.37^c

9.95^c

8.39^b

7.43^a

17.08^c

17.19^b

21.38^b

30.44^a

38.53^a

10012

57.62^c

-9.06^d

38.81^c

50.63^c

8.72^b

7.77^b

7.02^b

10.27^b

11.32^b

18.84^c

15.89^a^b

15.89^a

25.56^a

36.39^a

20230502215818 47425 - 가지 과일 색상 평가에 비색계 적용

그림 1 피부색 스펙트럼 반사율의 선형 차트 다이어그램

2.2 꽃받침 아래 색상 차이 분석

표 3에서 보는 바와 같이 5가지 소재의 꽃받침 아래 총 색차(Δ E)는 2.89~50.63으로 큰 차이를 보였습니다. 그 중 '녹색 손 자오지'가 2.89'10012 '최대 50.63으로 가장 작고 둘 사이의 차이는 47.74이며 일반적으로 세 그룹으로 나뉘며 '녹색 아기'와 'TK99'는 하나의 그룹으로 둘 다 작은 값을 가진 '98 '및'9798 '중간 값으로 그룹을 형성하고'10012 '는 가장 높은 값을 가진 별도의 그룹입니다. 밝기 L은 26.93에서 57.62 사이입니다. 숫자 패턴은 Δ E와 일관성이 있으며, 또한 가장 밝은 색을 나타내는 '10012'가 가장 높고, 'Lvbajiao Zi'와 'TK99'의 색이 가장 어둡고, '98'과 '9798'이 중간에 위치하여 겉보기 특성과 일치합니다. 빨강-녹색 값 a도 동일한 세 그룹으로 나뉘지만, '10012'는 녹색에 가깝고 나머지 네 가지 재료는 빨간색에 가깝다는 차이가 있습니다. 노란색-파란색 값 b는 겉보기 특성과는 다르게 '9798'이 -1.16으로 가장 작은 값으로 푸르스름한 색을 나타내며 '10012'는 최대 38.81로 매우 노란색을 나타내며 다른 세 가지 재료 간에는 큰 차이가 없습니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 다른 재료의 스펙트럼 반사율 곡선에서 전체 및 겉보기 특성은 일관되고 세 그룹으로 나뉩니다. 'Green Jiaozi '및'TK99 '는 그룹화, 98 '및'9798 '은 그룹화,'10012 '는 개별적으로 그룹화됩니다. 스펙트럼 반사율의 차이를 보면, 400-470nm에서는 '녹색 자오지'와 'TK99'의 값 차이가 매우 작고 낮은 반면 나머지 세 가지 재료의 값은 9 내외로 비교적 가깝고, 480-650nm에서는 5개 재료가 유의미한 차이를 보였으며 '10012'의 반사율이 가장 높았고 나머지 4개 재료는 10 미만이었으며 660-700nm에서는 차이가 크지 않지만 전체적으로 값이 상대적으로 높고 파장에 따라 증가하는 것으로 나타났습니다. 전반적으로 5가지 소재의 스펙트럼 반사율은 400-470, 480-650, 660-700nm의 세 가지 대역 사이에서 완전히 다른 특성을 보였으며, 480-650nm 사이에서만 겉으로 드러나는 특성과 일치하는 것으로 나타났습니다.

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그림 2 꽃받침 아래 스펙트럼 반사율 선 차트

3. 토론 및 결론

3.1 색차 기기의 감지 결과는 가지의 겉보기 색상 특성의 차이를 진정으로 반영 할 수 있습니다.

실험 결과는 비색계의 검출 결과가 거시적 수준에서 감각 결과 (가지 색상 외관 특성)와 일치하며 비색계를 사용하여 가지 색상이 요구 사항을 충족 할 수 있는지 여부를 감지하는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다. 이 실험에서 5 가지 가지 재료의 피부색은 모두 진한 보라색이며 색상과 밝기에 약간의 차이가 있으며 육안으로 볼 때 그 차이는 미미하며 비색계 테스트 결과 Δ E도 유의미한 수준에 도달하지 못했습니다. 꽃받침 아래의 색상은 육안으로 볼 때 자주색-검정색, 연한 자주색, 녹색의 세 가지 유형으로 나눌 수 있으며 유의미한 차이가 있으며 색도계 검출 결과 Δ E도 육안으로 관찰 한 것과 동일한 값으로 유의미한 차이를 보였습니다. 이를 통해 비색계의 검출 결과가 감각 결과와 매우 일치하며 비색계는 가지의 색을 감지하는 데 사용할 수 있음을 알 수 있습니다.

3.2 비색계 감지 결과는 육안으로 관찰한 결과보다 더 정확합니다.

색도계에는 E 외에 전체 색차 Δ를 제외하고 해당 색의 색 공간 좌표인 물체 색의 색도 값을 나타내는 L, a, b의 세 가지 데이터가 있습니다. 모든 색상에는 고유한 좌표값이 있습니다. 이 중 L은 명도(흑백), a는 적색과 녹색, b는 황색에서 청색을 나타내며, Δ L + 값은 밝은 색, Δ L-값은 어두운 색, Δ A + 값은 붉은 색, Δ a-값은 녹색, Δ b + 값은 노란 색, Δ b-값은 푸르스름한 색을 나타낸다. 표 2에서 보는 바와 같이 5개 소재는 Δ E의 차이는 크지 않지만, L, a, b의 값은 일정한 차이를 보이고 있습니다. 'Lvbajiao Zi'와 '10012'는 밝기에 유의미한 차이가 있으며, 'TK99'와 '9798'은 적색과 녹색에서 유의미한 차이를 보이고, '10012'와 'Lvbajiao Zi', 'TK99'와 '98'은 노란색과 파란색에서 유의미한 차이를 보였습니다. 이러한 차이는 눈으로 구분하기 어렵고, Δ E 역시 이러한 차이를 보여주지 못합니다. 이를 통해 색차 계측기의 감지 데이터가 더 포괄적이고 정확하다는 것을 알 수 있습니다.

3.3 비색계의 감지 결과는 다양한 재료의 미묘한 색상 차이를 반영할 수 있습니다.

서로 다른 파장의 빛에 대해 서로 다른 재료의 반사율을 비교하면 더 정교한 결과를 얻을 수 있고 더 미묘한 차이를 발견할 수 있습니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 전체 스펙트럼 값은 650nm 이전에는 다섯 가지 소재의 반사율에 큰 차이가 없음을 보여줍니다. 650nm 이후에는 그 차이가 점점 더 커지고 궁극적으로 두 그룹으로 나뉩니다. '그린 바조'와 'TK99'가 한 그룹(감광성 타입)을 형성하고 '98', '9798', '10012'가 한 그룹(감광성 타입, 감광성 복합 타입)을 형성합니다. 따라서 녹색 가지와 보라색 가지의 피부색 차이는 주로 650-700nm의 장파장 범위에 있습니다. 그림 3에서 볼 수 있듯이, 다른 재료 꽃받침에서 다른 파장의 빛의 반사율에는 상당한 차이가 있으며, 주로 500-650nm의 중간 파장 범위에 집중되어 있습니다. 보라색-보라색 가지 (감광성 광 수동 결합 형), 보라색-보라색 가지 (감광성 유형), 녹색-보라색 가지 (감광성 유형)의 세 그룹으로 나눌 수 있습니다. 요약하면 650nm 파장이 중요한 노드입니다. 감광성 및 감광성 가지의 색상 생성 메커니즘은 각각 650nm 이상 및 650nm 미만의 파장을 가진 빛의 작용에 의해 생성 될 수 있습니다. 이 다섯 가지 물질의 스펙트럼 반사율의 미묘한 차이는 가지 색상 생성 메커니즘을 연구하는 새로운 접근 방식을 제공합니다.
저자: Guo Shoupeng

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가지 과일 색상 평가에 비색계의 적용