Tomaat Analyzer: Een Nuttige Software Toepassing op nauwkeurige en gedetailleerde morfologische en colorimetrische gegevens van twee-dimensionale objecten Collect

Om de tomatenanalyser te gebruiken, worden tomatenvruchten voorbereid en doorgesneden om gedigitaliseerde beelden te verzamelen. De vrucht wordt met de snijkanten naar beneden op de scanner geplaatst en gescand om een JPEG-afbeelding te verkrijgen.

Vervolgens worden de afbeeldingen bekeken en geanalyseerd in de software voor tomatenanalyse. Alle metingen van de vruchtvorm worden berekend op basis van de door de software herkende vruchtgrenzen, terwijl de module voor de kleurtest is ontworpen om de kleurparameters binnen deze grenzen te kwantificeren. Ten slotte worden de gegevens geëxporteerd naar een Excel-bestand, in batchmodus met meer dan 100 afbeeldingen tegelijk of als individuele afbeeldingen.

Hoi, ik ben Estevan Dena en ik ben verbonden aan de faculteit van de Department of Horticulture and Crop Science aan de Ohio State University. Ik ben Matthew Robbins van het Francis Lab in de Department of Horticulture and Crop Science aan de Ohio State University. Ik ben Gu Rodriguez van de... Vandaag laten we u een procedure zien voor het verzamelen en analyseren van gegevens over de vorm, grootte en kleur van tomatenvruchten met behulp van een tomatenanalyser.

We gebruiken deze procedure om de morfologie en kleur van tomatenvruchten te bestuderen; laten we beginnen. De Tomato analyzer, afgekort als TA, is een softwareprogramma dat 37 attributen meet die gerelateerd zijn aan de tweedimensionale vorm en dat ook kleurgegevens kan vastleggen in RGB en de L* a* b* universele kleurruimte op een semi-automatische en reproduceerbare manier. Hier wordt TA gebruikt met gescande beelden van tomatenvruchten.

Om met deze procedure te beginnen, moet u ervoor zorgen dat de vrucht schoon en droog is. Als de vrucht vlezig is, dient u erop te letten dat deze niet te rijp is, omdat verzachting kan leiden tot vervorming bij het snijden van de vrucht. Om te bepalen hoe plat of langwerpig een vrucht is, en voor alle kenmerken behalve die in de categorie transversale doorsneden, gebruikt u een kartelmes of een nieuw scheermesje om de vrucht longitudinaal door het midden door te snijden om de dikte van het pericarp te meten. Voor alle kenmerken in de categorie transversale doorsneden, evenals sommige kenmerken bij de basismetingen en morfologie, snijdt u de vrucht transversaal door.

Kleuranalyse kan worden toegepast op longitudinaal of transversaal gesneden fruit, alsook op andere secties die bedoeld zijn om specifieke kenmerken te benadrukken. Droog tot slot het binnendeel van de vrucht door dit droog te deppen met tissue of papieren handdoeken. Als de vrucht erg sappig is, is het gesneden fruit nu klaar voor beeldverzameling.

Voor analyse met een hoge doorvoersnelheid is het essentieel om telkens fruit van slechts één plant of genotype te scannen en fruit te scannen dat ofwel longitudinaal of transversaal is gesneden, maar geen mengeling van beide in dezelfde scan. Begin met het voorzichtig en nauwkeurig plaatsen van het gesneden fruit op de scanner met de snijkant naar beneden. Plaats de vruchten dicht bij elkaar op de scanner, maar zorg dat ze elkaar niet raken.

Hoe beter de objecten zijn uitgelijnd met minimale grote lege ruimtes ertussen, des te minder handmatige aanpassingen met beeldbewerkingssoftware zoals Adobe Photoshop nodig zijn. Plaats vóór het analyseren van de vruchten in ta een liniaal boven de vruchten om te verifiëren dat de juiste scanresolutie is geselecteerd, wat essentieel is voor de nauwkeurige meting van de vruchtkenmerken. Plaats een label onder de vruchten om te controleren of het bestand correct is benoemd.

Aangezien de TA-software de beeldresolutie gebruikt om de grootte nauwkeurig te meten, is een juiste selectie van de scanresolutie belangrijk; als regel geldt 300 DPI voor objecten tussen één en acht centimeter. Scan bij 300 DPI voor objecten groter dan acht centimeter. Scan bij 100 DPI en voor zeer kleine objecten, zoals zaden, bij 750 DPI of hoger.

Voor batchanalyse waarbij de vruchtgrootte niet sterk varieert tussen verschillende planten, kiest u één scannerresolutie voor alle beelden die voor hetzelfde experiment worden verzameld. Stel daarnaast de uitvoerformaat van de afbeelding in op het hoogste aantal beschikbare kleuren in de scannersoftware. Creëer een donkere achtergrond voor de objecten door een kartonnen doos op of over het scannerscherm te plaatsen.

Een zwarte of zeer donkere achtergrond voorkomt schaduwen die de analyse kunnen beïnvloeden. Een witte achtergrond zal ervoor zorgen dat de TA vastloopt, aangezien deze is geoptimaliseerd voor het gebruik van een donkere achtergrond. Lichtreflectie en de achtergrond kunnen mogelijk ook door de softwarescan worden herkend.

De vrucht na de initiële scan werd bijgesneden voordat de afbeelding werd opgeslagen om grote lege ruimtes te vermijden. Indien de afbeelding in dit stadium niet is bijgesneden, moet dit met beeldverwerkingssoftware zoals Adobe Photoshop gebeuren voorafgaand aan de analyse met ta. Sla de gescande afbeelding op als een JPEG-bestand voor kleuranalyse, waarbij de RGB-waarden worden vertaald naar L*, a* en b* parameters; kalibreer de scanner met behulp van een vooraf voorbereide kleurchecker.

Hier wordt een aangepaste kleurenkaart gebruikt die het kleurenbereik in de relevante afbeeldingen representeert. Er kan ook een standaard kleurenkaart worden gebruikt. Scan de kleurenkaart tijdens het scannen van de vruchten.

Sla de scan van de kleurcontrolekaart op in dezelfde map als de scans van de fruitafbeeldingen. Kalibratie is noodzakelijk omdat scanners kunnen verschillen in de wijze waarop ze kleuren vastleggen en interpreteren. RGB-kleurkalibratie maakt de conversie naar een universele kleurruimte mogelijk om vervolgens over te gaan tot beeldanalyse.

Tomato analyzer versie 2.200 vereist een Windows-besturingssysteem versie 2000 of hoger en kan worden gedownload via onze website. Een gebruikershandleiding en de handleiding voor de kleurtest zijn eveneens beschikbaar op dezelfde website om ervoor te zorgen dat de originele afbeeldingen in dezelfde map worden opgeslagen als de aangepaste afbeeldingen die door de TA-applicatie worden gegenereerd. Plaats de map met de originele afbeeldingen op de harde schijf en niet in de map Mijn Documenten of op een externe server.

Start het TA-programma. Stel eerst de DPI en de meeteenheden in via het instellingenmenu door scanner DPI te selecteren. De DPI-instelling moet overeenkomen met die van de afbeeldingsbestanden, zodat de maatmetingen nauwkeurig zijn.

De eenheden die in het dialoogvenster worden gebruikt, bepalen de eenheden voor de data-output. Pas in hetzelfde dialoogvenster de helderheid aan indien nodig wanneer de objecten relatief donker zijn. Selecteer vervolgens de te meten attributen uit het instellingenmenu door 'measurement saved' te selecteren.

De attributen zijn onderverdeeld in 10 categorieën, variërend van basismetingen tot morfometrie. Men kan individuele attributen of een volledige meetgroep selecteren of deselecteren door op de groep of het attribuut te klikken. Alle attributen van een meetgroep kunnen worden weergegeven door op het plusteken te klikken.

De geselecteerde attributen worden per categorie weergegeven in het venster in de rechterbenedenhoek van het scherm. Nadat de invoerresolutie en de output-eenheden zijn ingesteld en de te analyseren attributen zijn geselecteerd, klikt u op de knop om een afbeelding te openen en selecteert u het afbeeldingsbestand. In het pop-upvenster wordt de geselecteerde afbeelding in het linker venster weergegeven.

Klik op de analyseknop om de geopende afbeelding te analyseren. Wanneer dit voltooid is, wordt de omtrek van elke vrucht gemarkeerd met een gele lijn en worden de gegevens weergegeven in het gegevensvenster rechtsonder. Let op dat de kleurgegevens niet in dit venster worden getoond.

De software selecteert automatisch zeer grote of kleine objecten, zoals een liniaal of label, af. De gedeselecteerde objecten worden gemarkeerd met een blauwe lijn. Gebruik de liniaal om te controleren of de eenheden en de resolutie correct zijn geselecteerd.

Door deze te vergelijken met de hoogte- en breedtemetingen, kunnen aanvullende vruchten worden gedeselecteerd door enkel met de rechtermuisknop op hun afbeelding te klikken. Items die geel omrand zijn, worden weergegeven in het datavenster, en blauw omrande geëxporteerde items zijn niet opgenomen in de analyses. Individuele objecten kunnen in het venster rechtsboven worden weergegeven door er met de muis op te klikken met de linkermuisknop.

De gegevens in het gegevensvenster rechtsonder komen overeen met een specifiek object in de afbeelding en worden in dezelfde volgorde weergegeven als de objecten in de afbeelding. De eerste rij toont de waarden voor het object in de linkerbovenhoek en de laatste gegevensrij toont de waarden voor het object in de rechterbenedenhoek van de afbeelding. Naast het klikken op een vrucht om de overeenkomstige gegevensrij te markeren, kan men op een rij klikken om de bijbehorende vrucht weer te geven in het bovenste venster aan de rechterkant.

Door op het tabblad kenmerken in het venster rechtsonder te klikken, is het mogelijk om te zien hoe het kenmerk voor elk specifiek stuk fruit wordt gemeten. Wanneer u bijvoorbeeld op de distale hoek klikt, worden de hoeken op de vrucht in het linker venster getoond die door de software zullen worden gemeten. Deze functie is zeer nuttig bij het identificeren van objecten die handmatige aanpassing vereisen.

Voor nauwkeurigere metingen toont een klik op de herziene knop de handmatige aanpassingen die in de applicatie kunnen worden gemaakt. Hieronder volgen enkele van de meest gebruikte handmatige aanpassingen. Klik eerst met de linkermuisknop op een object in de afbeelding van het linker venster als dit handmatig moet worden aangepast.

Als de begrenzing moet worden aangepast, pas dan eerst deze functie aan door de begrenzing te selecteren. Selecteer in het vervolgkeuzemenu van de knop 'revised' de te wijzigen locatie van de begrenzing door met de linkermuisknop op het startpunt en het eindpunt van de onjuiste begrenzing te klikken. Als gevolg hiervan wordt de afgebakende begrenzing verwijderd.

Om een nieuwe begrenzing toe te voegen, klikt u met de linkermuisknop vanaf het startpunt naar het eindpunt en klikt u vervolgens verder om de gewenste contour te volgen. Druk op de entertoets om de nieuwe begrenzing te bevestigen. Druk anders op de escapetoets om deze bewerking te annuleren.

Objecten die moeten worden gedraaid, dienen na het bepalen van de begrenzing, maar vóór de overige handmatige aanpassingen, te worden bijgesteld: klik op de betreffende vrucht in het linker venster. Klik op de pijl naast de knop 'revised' en selecteer 'rotate' uit de vervolgkeuzelijst; de as wordt vervolgens in het venster rechtsboven weergegeven. Sleep het groene vierkantje aan het uiteinde van de as en de vrucht zal dienovereenkomstig draaien.

Druk op de enter-toets om deze aanpassing te voltooien. Andere handmatige aanpassingen zijn beschikbaar. Instructies zijn te vinden in het bijbehorende geschreven protocol.

Selecteer voor bepaalde attributen, zoals hoeken en blokvormigheid, de instellingen waarbij de meting moet worden uitgevoerd. De hoeken kunnen op verschillende posities vanaf de uiteinden van de vrucht worden berekend. Deze instellingen kunnen worden gekozen in het instellingenmenu.

Blokkigheid wordt berekend als de verhouding tussen de breedte op een door de gebruiker geselecteerde fractie van de hoogte, het dichtst bij het distale of proximale uiteinde van de vrucht, en de breedte in het midden. Voor de kleurtest moet de scanner worden gekalibreerd. Open eerst de gescande afbeelding van de kleurcontrolekaart en analyseer deze op dezelfde manier als gedemonstreerd is voor de vrucht.

Om de L*, a* en b* waarden te verzamelen, moet u ervoor zorgen dat TA elk vlak herkent als een te analyseren object, aangegeven door de gele begrenzing. Bij gebruik van een standaard kleurchecker is de software mogelijk niet in staat om de donkere vlakken te herkennen. Deze kleuren worden niet meegenomen in de kalibratie.

De herkenning van de swath kan worden verbeterd door de helderheid onder de scanner DPI in het instellingenmenu aan te passen. Selecteer vervolgens in het instellingenmenu de kleurtest voor kalibratie. Wanneer het dialoogvenster verschijnt, moeten de standaardinstellingen worden gebruikt.

Zorg ervoor dat de correctiewaarden voor de helling in de linker vakken op één zijn ingesteld en voor het y-intercept in de rechter vakken op nul. De minimale blauwe waarde moet op nul worden ingesteld, en parameters één en twee kunnen worden genegeerd. Klik nu op de analyze-knop in het dialoogvenster voor de kleurtest.

Er verschijnt een nieuw venster om de uitvoer op te slaan in een Excel-document. Specificeer de naam en de map voor het gegevensbestand. Het uitvoerbestand bevat de RGB-waarden, star ASTAR B-waarden en berekeningen voor HU en chroma.

Zet voor elk kleurvlak de L*, a*, b*-waarden uit tegen de referentiewaarden voor L*, a* en b*, die beschikbaar zijn via de fabrikant van de kleurkaart of in het bijbehorende geschreven protocol. Bepaal de regressievergelijking en noteer de helling en het y-intercept voor elke parameter. Voer in het dialoogvenster voor de kleurtest de inverse van de helling en het omgekeerde teken van de waarde van het y-intercept in.

Voor L*, A* en B* worden deze waarden als correctiewaarden gebruikt. Voor de instellingen van de kleurtest: stel in dit dialoogvenster de minimale blauwe waarde in op 30 voor tomatenvruchten.

Als de vruchten kleiner zijn dan drie centimeter, stel de minimale blauwe waarde dan in op 20. Deze waarde moet mogelijk worden aangepast als TA problemen heeft bij het vinden van de juiste grenzen of bij het analyseren van andere objecten dan tomatenvruchten. De kleurtest stelt de gebruiker ook in staat om twee parameters te definiëren die het percentage pixels rapporteren dat binnen gespecificeerde bereiken valt.

Stel voor een paar waarden voor de analyse van tomaten de onder- en bovengrens voor parameter één respectievelijk in op 70 en 100, wat overeenkomt met ongewenste gele en groene vleeskleur. Stel de onder- en bovengrens voor parameter twee respectievelijk in op 0 en 50.

Deze komen overeen met de gewenste rode kleur. Sla de instellingen voor deze waarden op. Deze waarden worden vervolgens toegepast op alle geanalyseerde afbeeldingen totdat het programma wordt gesloten.

Selecteer bij gescande afbeeldingen de optie Illuminate C twee graden en niet de optie Illuminate D 65 10 graden, die alleen wordt toegepast op afbeeldingen die na kalibratie in natuurlijk licht zijn opgenomen. Analyseer de fruitafbeeldingen op kleur na handmatige aanpassingen van een afbeelding en beeldanalyse door TA, zoals gedetailleerd in het bijbehorende geschreven protocol. Klik op de knop fruit opslaan.

Alle huidige informatie, inclusief handmatige aanpassingen en gedeselecteerde objecten, wordt opgeslagen in een nieuw bestand met dezelfde naam als die van de oorspronkelijke afbeelding, maar met de extensie TMT. Om terug te keren naar het oorspronkelijke afbeeldingsbestand zonder enige van de aanpassingen, verwijdert u eenvoudig het bijbehorende TMT-bestand. Selecteer alternatief 'analyze' en analyseer de oorspronkelijke afbeelding opnieuw.

Let echter op dat elk TMT-bestand met dezelfde naam als de gescande afbeelding geassocieerd blijft met de originele afbeelding, tenzij men deze overschrijft om wijzigingen op te slaan. Exporteer de gegevens door op de exportknop te klikken; de gegevens worden geëxporteerd naar een Excel-bestand. De attribuutwaarden voor elke vrucht, het gemiddelde en de standaarddeviatie worden weergegeven.

De functie voor batchanalyse maakt het mogelijk om attribuutwaarden uit twee of meer afbeeldingen te exporteren. Start de batchanalyse door op de knop voor het openen van afbeeldingen te klikken. Selecteer de afbeeldingsbestanden die via batchanalyse moeten worden geanalyseerd.

Selecteer meerdere bestanden door de shift- of ctrl-toets ingedrukt te houden tijdens het selecteren van aanvullende bestanden. Nadat de bestanden zijn geselecteerd, klikt u op de open-toets; vervolgens kan men het type batchanalyse-output selecteren: alleen het gemiddelde, het gemiddelde en de standaarddeviatie, of individuele metingen per afbeelding.

Kies een naam voor het te maken Excel-bestand en klik op de opslaanknop. De software opent automatisch de bestanden en start de batchanalyse. Als de afbeeldingsbestanden eerder zijn geanalyseerd en zijn opgeslagen door ta, worden de opgeslagen TMT-bestanden geopend voor de batchanalyse.

Indien de bestanden nog niet eerder zijn geanalyseerd, voert de software de analyse van de beelden uit zonder handmatige aanpassingen en DES-selecties; TA kan een batchanalyse uitvoeren van ten minste 100 beelden bij 600 DPI. Batchanalyse kan ook worden gebruikt voor de kleurtest, waarbij tot 100 vruchtenbeelden in batch kunnen worden geanalyseerd, afhankelijk van de hardware van de computer. Open de optie voor de kleurtest onder het instellingenmenu.

Controleer de batchanalyse en klik op analyze. Er verschijnt een nieuw venster om de te analyseren afbeeldingen te selecteren. Geef in het volgende venster de naam en de map voor het gegevensbestand op.

Klik op opslaan en de batchanalyse van de kleurtest begint. Hier zijn de vorm- en kleurresultaten voor twee afbeeldingen die variatie in tomaten vertegenwoordigen. De uitvoerbestanden van beide afbeeldingen staan rechts en tonen de waarden van verschillende vorm- en kleurkenmerken voor elke vrucht.

De resultaten van de batchanalyse worden weergegeven in dit uitvoeringsbestand, waarin de gemiddelde waarden voor de attribuutvorm en de standaarddeviatie voor 10 tomatenvariëteiten worden getoond. De output van de kleuranalyse van de batchanalyse bevat gemiddelde kleurwaarden voor elke vrucht, evenals andere parameters. We hebben zojuist laten zien hoe u afbeeldingen van tomatenvruchten verzamelt en deze analyseert met behulp van de meest gebruikte kenmerken die beschikbaar zijn in de tomato analyzer.

Hoewel deze software is ontwikkeld voor de analyse van tomatenvruchten, kan deze ook worden gebruikt voor de analyse van andere plantorganen, waaronder bladeren en zaden, en voor tomaat en andere plantensoorten. Dat is alles. Bedankt voor het kijken en veel succes met uw experiment.