Pomodoro Analyzer: un'applicazione software utili per raccogliere i dati morfologici e colorimetriche precise e dettagliate di oggetti bidimensionali

Per utilizzare l'analizzatore di pomodori, si preparano e si tagliano dei frutti di pomodoro per acquisire immagini digitali. Il frutto viene posizionato sullo scanner con le facce tagliate verso il basso e scansionato per ottenere un'immagine JPEG.

Successivamente, le immagini vengono visualizzate e analizzate mediante il software tomato analyzer. Tutte le misurazioni della forma del frutto sono calcolate in base ai contorni del frutto riconosciuti dal software, mentre il modulo di prova del colore è progettato per quantificare i parametri cromatici all'interno dei contorni. Infine, i dati vengono esportati in un file Excel in modalità batch con più di 100 immagini contemporaneamente oppure come immagini singole.

Ciao, sono Estevan Dena e faccio parte del corpo docente del Dipartimento di Orticoltura e Scienze delle Colture presso la Ohio State University. Sono Matthew Robbins del Francis Lab del Dipartimento di Orticoltura e Scienze delle Colture della Ohio State University. Sono Gu Rodriguez del Today mostreremo un procedimento per raccogliere e analizzare i dati relativi alla forma, dimensione e colore dei frutti del pomodoro utilizzando il tomato analyzer.

Utilizziamo questo procedimento per studiare la morfologia e il colore del frutto del pomodoro, quindi iniziamo. Tomato analyzer, abbreviato in TA, è un programma software che misura 37 attributi relativi alla forma bidimensionale e può inoltre acquisire dati sul colore negli spazi colore RGB e L star, A star B star, noto come spazio colore universale slab, in modo semi-automatico e riproducibile. In questo caso, TA viene utilizzato con immagini scannerizzate di frutti di pomodoro.

Per iniziare questa procedura, assicurarsi che il frutto sia pulito e asciutto. Se il frutto è carnoso, verificare che non sia troppo maturo poiché l'ammorbidimento potrebbe causare una deformazione della forma durante il taglio. Per misurare quanto un frutto sia piatto o allungato e per tutti gli attributi ad eccezione di quelli inclusi nella categoria sezione longitudinale, utilizzare un coltello seghettato o una nuova lametta per tagliare il frutto longitudinalmente attraverso il centro per misurare lo spessore del pericarpo; per tutti gli attributi inclusi nella categoria sezione trasversale, nonché per alcuni inclusi nelle misurazioni di base e nel morfo-taglio, tagliare il frutto trasversalmente.

L'analisi del colore può essere applicata a frutti tagliati longitudinalmente o trasversalmente, così come ad altre sezioni progettate per evidenziare caratteristiche specifiche. Infine, asciugare la parte interna del frutto tamponandola con carta da cucina o fazzoletti di carta. Se il frutto è molto succoso, il frutto tagliato è ora pronto per la raccolta delle immagini.

Per l'analisi ad alto rendimento, è essenziale scansionare i frutti provenienti da una sola pianta o genotipo alla volta e scansionare frutti tagliati longitudinalmente o trasversalmente, ma non una miscela di entrambi nella stessa scansione. Iniziare posizionando il frutto tagliato sullo scanner con la superficie tagliata rivolta verso il basso, con attenzione e precisione. Disporre i frutti sullo scanner vicini tra loro ma senza toccarsi.

Maggiore è l'allineamento degli oggetti con spazi vuoti minimi e ridotti tra loro, minore sarà la necessità di regolazioni manuali tramite software di elaborazione immagini come Adobe Photoshop. Prima di analizzare il frutto in ta, posizionare un righello sopra il frutto per verificare che sia stata selezionata la corretta risoluzione di scansione, elemento fondamentale per la misurazione accurata delle caratteristiche del frutto. Posizionare un'etichetta sotto il frutto per assicurarsi che il file sia stato nominato correttamente.

Poiché il software TA utilizza la risoluzione dell'immagine per misurare con precisione le dimensioni, la corretta selezione della risoluzione di scansione è importante come regola generale per oggetti compresi tra uno e otto centimetri. Scansionare a 300 DPI per oggetti più grandi di otto centimetri. Scansionare a 100 DPI e, per oggetti molto piccoli come i semi, scansionare a 750 DPI o superiore.

Per l'analisi in batch, quando la dimensione dei frutti non varia notevolmente tra diverse piante, selezionare un'unica impostazione di risoluzione dello scanner per tutte le immagini da acquisire nello stesso esperimento. Impostare anche la dimensione dell'immagine in uscita sul numero massimo di colori disponibili nel software dello scanner. Creare uno sfondo scuro per gli oggetti posizionando una scatola di cartone sopra o davanti allo schermo dello scanner.

Uno sfondo nero o molto scuro impedisce le ombre che interferiscono con l'analisi. Uno sfondo bianco provocherà l'arresto del TA poiché è ottimizzato per l'uso con uno sfondo scuro. La riflessione della luce e lo sfondo potrebbero essere riconosciuti anche dalla scansione del software.

Il frutto, dopo la scansione iniziale, ha ritagliato l'immagine prima di salvarla per evitare ampi spazi vuoti. Se l'immagine non viene ritagliata a questo stadio, deve essere ritagliata mediante software di elaborazione immagini come Adobe Photoshop prima dell'analisi con ta. Salvare l'immagine scannerizzata come file JPEG per l'analisi del colore, che prevede la conversione dei valori RGB in parametri L star, A star e B star; calibrare lo scanner utilizzando un color checker preparato in precedenza.

Qui viene utilizzato un color checker personalizzato che rappresenta la gamma di colori presente nelle immagini di interesse. Può essere utilizzato anche un color checker standard. Scansionare il color checker durante la scansione dei frutti.

Salvare la scansione del color checker nella stessa cartella delle immagini dei frutti acquisite tramite scanner. La calibrazione è necessaria perché gli scanner possono differire nel modo in cui acquisiscono e interpretano i colori. La calibrazione del colore RGB consente la conversione in uno spazio cromatico universale, necessaria per procedere all'analisi delle immagini.

La versione 2.200 di Tomato Analyzer richiede un sistema operativo Windows versione 2000 o successiva ed è scaricabile dal nostro sito web. Un manuale utente e il manuale del test del colore sono disponibili sullo stesso sito per assicurarsi che le immagini originali vengano salvate nella stessa cartella delle immagini corrette prodotte dall'applicazione TA. Posizionare la cartella contenente le immagini originali sul disco rigido e non nella cartella Documenti personali o su un server remoto.

Avviare il programma TA. Impostare innanzitutto i DPI e le unità di misura nel menu delle impostazioni selezionando il DPI dello scanner. L'impostazione del DPI deve corrispondere a quella dei file immagine affinché le misurazioni delle dimensioni siano accurate.

Le unità utilizzate nella finestra di dialogo determinano le unità per l'output dei dati. Nella stessa finestra di dialogo, regolare la luminosità se necessario quando gli oggetti sono relativamente scuri. Successivamente, selezionare gli attributi da misurare dal menu delle impostazioni scegliendo la misurazione salvata.

Gli attributi sono raggruppati in 10 categorie, dalle misurazioni di base alla morfometria. È possibile selezionare o deselezionare singoli attributi o un intero gruppo di misurazioni cliccando sul gruppo o sull'attributo. Tutti gli attributi di un gruppo di misurazioni possono essere visualizzati cliccando sul segno più.

Gli attributi selezionati vengono visualizzati per categoria nella finestra nell'angolo in basso a destra dello schermo. Dopo aver impostato la risoluzione di input e le unità di output e aver selezionato gli attributi da analizzare, fare clic sul pulsante apri immagine e selezionare il file dell'immagine. Dalla finestra di dialogo a comparsa, l'immagine selezionata verrà visualizzata nella finestra di sinistra.

Per analizzare l'immagine aperta, fare clic sul pulsante analizza. Al termine, il perimetro di ciascun frutto viene evidenziato con una linea gialla e i dati sono visualizzati nella finestra dati in basso a destra. Si noti che i dati relativi al colore non sono mostrati in questa finestra.

Il software deseleziona automaticamente oggetti molto grandi o molto piccoli, come un righello o un'etichetta. Gli oggetti deselezionati sono evidenziati con una linea blu. Utilizzare il righello per verificare che le unità e la risoluzione siano state selezionate correttamente.

Confrontando le misure di altezza e larghezza, ulteriori frutti possono essere deselezionati facendo clic con il tasto destro del mouse solo sulla loro immagine. Gli elementi evidenziati in giallo vengono visualizzati nella finestra dei dati, mentre gli elementi esportati evidenziati in blu non sono inclusi nelle analisi. Singoli oggetti possono essere visualizzati nella finestra in alto a destra facendo clic su di essi con il tasto sinistro del mouse.

I dati nella finestra inferiore a destra corrispondono a un oggetto particolare nell'immagine e vengono visualizzati nello stesso ordine degli oggetti presenti nell'immagine. La prima riga mostra i valori relativi all'oggetto situato nell'angolo in alto a sinistra, mentre l'ultima riga di dati mostra i valori dell'oggetto situato nell'angolo in basso a destra dell'immagine. Oltre a fare clic su un frutto per evidenziare la riga di dati corrispondente, è possibile fare clic su una riga per visualizzare il frutto corrispondente nella finestra superiore a destra.

Cliccando sulla scheda attributi nella finestra in basso a destra, è possibile visualizzare come l'attributo viene misurato per ciascun frutto specifico. Ad esempio, cliccando sull'angolo della parte apicale, verranno mostrati gli angoli del frutto nella finestra di sinistra che saranno misurati dal software. Questa funzione è molto utile per identificare oggetti che richiedono regolazioni manuali.

Per misurazioni più accurate, un clic sul pulsante rivisto mostra le regolazioni manuali che possono essere effettuate nell'applicazione. Di seguito sono riportate alcune delle regolazioni manuali più frequentemente utilizzate. Prima di tutto, fare clic con il tasto sinistro su un oggetto nell'immagine della finestra di sinistra se necessita di una regolazione manuale.

Se è necessario regolare il confine, regolare innanzitutto questa funzione selezionando il confine. Dal menu a discesa del pulsante rivisto, selezionare la posizione del confine da modificare facendo clic con il tasto sinistro sul punto iniziale e sul punto finale del confine errato. Di conseguenza, il confine delimitato verrà rimosso.

Per aggiungere un nuovo confine, fare clic con il tasto sinistro dal punto iniziale verso il punto finale; continuare a fare clic per seguire il contorno desiderato. Per confermare il nuovo confine, premere il tasto Invio. In caso contrario, premere il tasto Esc per annullare questa operazione.

Gli oggetti che richiedono una rotazione dovranno essere regolati dopo il contorno, ma prima dei rimanenti aggiustamenti manuali; fare clic sul frutto appropriato nella finestra di sinistra. Cliccare sulla freccia accanto al pulsante rivisto e selezionare ruota dall'elenco a discesa; l'accesso verrà visualizzato nella finestra in alto a destra. Trascinare il quadrato verde all'estremità dell'asse e il frutto ruoterà di conseguenza.

Premere il tasto Invio per completare questa regolazione. Sono disponibili altre regolazioni manuali. Le istruzioni sono riportate nel protocollo scritto allegato.

Per alcuni attributi come angoli e irregolarità, selezionare le impostazioni in base alle quali deve essere effettuata la misurazione. Gli angoli possono essere calcolati in diverse posizioni a partire dalle estremità del frutto. Queste impostazioni possono essere scelte tramite il menu delle impostazioni.

La quadrità viene calcolata come rapporto tra la larghezza a una proporzione dell'altezza scelta dall'utente, più vicina all'estremità distale o prossimale del frutto, e la larghezza mediana. Per il test del colore, lo scanner deve essere calibrato. Aprire innanzitutto l'immagine scannerizzata del color checker e analizzarla nello stesso modo illustrato per il frutto.

Per raccogliere i valori L star, A star e B star, assicurarsi che il TA riconosca ogni campione come un oggetto da analizzare, contrassegnato dal bordo giallo. Se si utilizza un color checker standard, il software potrebbe non essere in grado di riconoscere le tonalità più scure. Questi colori non saranno inclusi nella calibrazione.

Il riconoscimento delle strisce può essere migliorato modificando la luminosità sotto il DPI dello scanner dal menu delle impostazioni. Quindi, nel menu delle impostazioni, selezionare il test del colore per la calibrazione. Quando appare la finestra di dialogo, vanno utilizzate le impostazioni predefinite.

Assicurarsi che i valori di correzione siano impostati a uno per la pendenza nei riquadri di sinistra e a zero per l'intercetta y nei riquadri di destra. Il valore blu minimo deve essere impostato a zero e i parametri uno e due possono essere ignorati. Ora fare clic sul pulsante analizza all'interno della finestra di dialogo del test del colore.

Viene visualizzata una nuova finestra per salvare l'output in un documento Excel. Specificare il nome e la directory per il file di dati. Il file di dati in output conterrà i valori RGB, i valori ASTAR B e i calcoli per HU e croma.

Per ogni campione di colore, riportare in grafico i valori L*, a*, b* di ogni campione rispetto ai valori del produttore per L*, a* e b*, disponibili dal produttore del color checker o nel protocollo scritto allegato. Determinare l'equazione di regressione e registrare la pendenza e l'intercetta sull'asse y per ciascun parametro. Nella finestra di dialogo del test del colore, inserire l'inverso della pendenza e il segno opposto del valore dell'intercetta sull'asse y.

Per L stella, A stella e B stella, questi valori verranno utilizzati come valori di correzione. Per le impostazioni del test del colore. In questa finestra di dialogo, impostare il valore minimo di blu a 30 per il frutto del pomodoro.

Se i frutti sono più piccoli di tre centimetri, impostare il valore minimo di blu a 20. Questo valore potrebbe dover essere regolato se TA ha difficoltà a individuare i contorni corretti o se si analizzano oggetti diversi dai frutti di pomodoro. Il test del colore consente inoltre all'utente di definire due parametri che indicano la percentuale di pixel che rientrano in determinati intervalli.

Alcuni valori per l'analisi del pomodoro impostano i valori inferiori e superiori per il parametro uno rispettivamente a 70 e 100, che corrispondono al giallo e al verde indesiderabili. Colore della polpa gialla. Impostare i valori inferiore e superiore per il parametro due rispettivamente a zero e 50.

Questi corrispondono al colore rosso desiderato. Salvare le impostazioni per questi valori. Questi valori vengono quindi applicati a tutte le immagini analizzate fino alla chiusura del programma.

Per le immagini scansionate, selezionare l'opzione Illuminate C a due gradi e non l'opzione Illuminate D65 a dieci gradi, che viene applicata solo per immagini acquisite alla luce naturale dopo la calibrazione. Analizzare le immagini dei frutti per il colore dopo aver effettuato le regolazioni manuali di un'immagine e l'analisi dell'immagine mediante TA, come descritto nel protocollo scritto allegato. Fare clic sul pulsante salva frutto.

Tutte le informazioni attuali, inclusi gli aggiustamenti manuali e gli oggetti deselezionati, vengono salvate in un nuovo file con lo stesso nome del file dell'immagine originale, ma con estensione TMT. Per tornare al file dell'immagine originale senza alcuno degli aggiustamenti, è sufficiente eliminare il file TMT associato. In alternativa, selezionare analizza e rieseguire l'analisi dell'immagine originale.

Tuttavia, si noti che qualsiasi file TMT con lo stesso nome dell'immagine scansionata rimane associato all'immagine originale a meno che non si sovrascriva per salvare le modifiche. Esportare i dati selezionando il pulsante di esportazione; i dati vengono esportati in un file Excel. I valori degli attributi per ciascun frutto, la media e la deviazione standard vengono visualizzati.

La funzione di analisi batch consente di esportare i valori degli attributi da due o più immagini. Avviare l'analisi batch facendo clic sul pulsante apri immagine. Selezionare i file immagine da sottoporre ad analisi batch.

Per selezionare più file, utilizzare il tasto Maiusc o Ctrl mentre si selezionano ulteriori file. Dopo aver selezionato i file, fare clic sul tasto Apri; quindi è possibile scegliere il tipo di output dell'analisi batch: media soltanto, media e deviazione standard oppure misurazioni individuali per immagine.

Scegliere un nome per il file Excel che verrà creato e fare clic sul tasto salva. Il software apre automaticamente i file e avvia l'analisi in batch. Se i file immagine sono stati precedentemente analizzati e salvati da ta, i file TMT salvati verranno aperti per l'analisi in batch.

Se i file non sono stati analizzati in precedenza, il software esegue l'analisi delle immagini senza regolazioni manuali né selezioni DES; TA può effettuare un'analisi in batch di almeno 100 immagini a 600 DPI. L'analisi in batch può essere utilizzata anche per il test del colore: fino a 100 immagini di frutti possono essere analizzate in blocco, a seconda dell'hardware del computer. Aprire l'opzione del test del colore nel menu delle impostazioni.

Verificare l'analisi del lotto e fare clic su analizza. Viene visualizzata una nuova finestra per selezionare le immagini da analizzare. Nella finestra successiva, specificare il nome e la directory per il file di dati.

Fare clic su salva e inizia l'analisi batch del test del colore. Di seguito sono riportati i risultati relativi a forma e colore di due immagini che rappresentano la variazione nei pomodori. I file di output di entrambe le immagini sono a destra e mostrano i valori di diversi attributi di forma e colore per ciascun frutto.

I risultati dell'analisi batch sono visualizzati in questo file di output che mostra i valori medi degli attributi di forma e la deviazione standard per 10 varietà di pomodoro. L'output dell'analisi del colore dell'analisi batch contiene i valori medi del colore per ciascun frutto, oltre ad altri parametri. Vi abbiamo appena mostrato come acquisire immagini di frutti di pomodoro e analizzarle utilizzando le caratteristiche più comunemente disponibili in Tomato Analyzer.

Sebbene questo software sia stato sviluppato per analizzare il frutto del pomodoro, può essere utilizzato anche per analizzare altri organi vegetali, inclusi foglie e semi di pomodoro e di altre specie vegetali. È tutto qui. Grazie per aver seguito e buona fortuna con il vostro esperimento.