Charakterystyka i zastosowania zjawiska biospeckli w badaniach materiałów roślinnych (artykuł przeglądowy)

• Autorzy: Adamiak A. , Zdunek A. , Kurenda A. , Kuczynski A. P.

Warianty tytułu

EN

Characteristics and application of biospeckle phenomenon in the study of plant materials (a review)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biospeckle – zmienny w czasie interferencyjny obraz powstający na skutek rozpraszania koherentnego światła na obiektach biologicznych, coraz częściej znajduje zastosowanie w eksperymentalnych technikach niedestrukcyjnej oceny jakości owoców i warzyw. Użyteczny w praktycznej ocenie jakości parametr – aktywność biospeckli - uzyskiwany poprzez analizę obrazów za pomocą różnorodnych metod statystycznych, jest wskaźnikiem aktywności biologicznej czyli intensywności rozmaitych procesów metabolicznych. W dotychczas przeprowadzonych badaniach materiałów roślinnych z sukcesem zastosowano zjawisko biospeckli do: wykrywania uszkodzeń mechanicznych i infekcji patogenami oraz oceny stopnia rozwoju, dojrzałości lub starzenia. Aktywność biospeckli wykazuje także korelacje z parametrami jakościowymi oraz zawartością określonych substancji chemicznych w tkankach roślinnych.

EN

Biospeckle – variable in time, interferential image, formed by scattering of coherent light on biological objects, more often is used in experimental, non-destructive techniques for quality evaluation of fruits and vegetables. Useful in the practical evaluation of quality parameter - biospeckle activity– obtained by application of various statistical methods of image analysis, is an indicator of biological activity or intensity of various metabolic processes. In previous studies of plant materials, biospeckle phenomenon has been successfully applied in detecting mechanical damage, infection by pathogens and evaluation of the stages of development, maturity and senescence Biospeckle activity also shows the correlation of the quality parameters and content of certain chemicals in plant tissues.

Słowa kluczowe

PL

biospeckle; material roslinny; analiza obrazu; aktywnosc biologiczna; procesy metaboliczne; uszkodzenia mechaniczne; tkanki roslinne; owoce swieze; warzywa swieze; jakosc

EN

plant material; image analysis; biological activity; metabolic process; mechanical damage; plant tissue; fresh fruit; fresh vegetable; quality

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2011
• Tom: 18
• Numer: 2[193]
• Opis fizyczny: s.215-224,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Adamiak A.

• Instytut Agrofizyki im.B.Dobrzańskiego, Polska Akademia Nauk, ul.Doświadczalna 4, 20-290 Lublin

autor

Zdunek A.

autor

Kurenda A.

autor

Kuczynski A. P.

Bibliografia

• Arizaga R., Trivi M., Rabal H., 1999. Speckle time evolution characterization by the co-occurrence matrix analysis. Optics & Laser Technology, 31, 163-169.
• Bazulev N., Fomin N., Fuentes N., Hirano T., Lavinskaya E., Martemianov S., Mizukaki T., Nakagawa A., Rubnikovich S., Saulnier J.B., Takayama K., Tuhault J.L., 2003. Laser monitor for soft and hard biotissue analysis using dynamic speckle photography. Laser Physics, 13(5), 786-795.
• Braga R.A., Dal Fabro I.M., Borem F.M., Rabelo G., Arizaga R., Rabal H.J., Trivi M., 2003. Assessment of Seed Viability by Laser Speckle Techniques. Biosystems Engineering, 86(3), 287-294.
• Braga R.A., Dupuy L., Pasqual M., Cardoso R.R., 2009. Live biospeckle laser imaging of root tissues. Eur. Biophys J, 38, 679-686.
• Braga R.A., Rabelo G.F., Granato L.R., Santos E.F., Machado J.C., Arizaga R., Rabal H.J., Trivi M., 2005. Detection of fungi in beans by the laser bioscpeckle technique. Biosystem Engineering, 91(4), 465-469.
• Briers J.D., 2001. Laser Doppler, Speckle and Related Techniques. Physiol. Meas., 22, R35-R66.
• Briers J.D., Richards R., He X.W., 1995. Capillary blood flow monitoring using laser speckle contrast analysis (LASCA). Journal of Biomedical Optics, 4(1), 164-175.
• Cloud G., 2007. Optical methods in experimental mechanics: Part 27: Speckle size estimates. Experimental Techniques, 30 (3), 19-22.
• Dainty J.C., 1975. Laser speckle and related phenomena. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York.
• Diazdelacruz J.M., 2008. Adaptive aperture defocused digital speckle photography. Applied. Opt. 46(24), 6105-6112.
• Fomin N., Fuentes C., Saulnier J.B., Tauhalt J.L., 2002. Digital speckle photography applied to in vivo blood micro circulation monitoring. In: Optical methods for data processing in heat and fluid flow (Eds Greated C., Cosgrove J., Buick J. M.). Professional Engineering Publishing Limited. Suffolk. UK.
• Fujii H., Nohira K., Yamamoto Y., Ikawa H., Ohura T., 1987. Evaluation of blood flow by laser speckle image sensing. Part 1. Appl. Opt. 25, 5321-5325.
• Konishi N., Fujii H., 1995. Real time visualization of retinal microcirculation by laser flowgraphy. Opt. Eng., 34, 753-757.
• Kuczyński A.P., 2006. Studia nad dynamiką brązowienia i jej wykorzystaniem w ocenie świeżości miąższu jabłek. Acta Agrophysica, Rozprawy i Monografie, 5, 138.
• Mireei S.A., Mohtasebi S.S., Massudi R., Refiee S., Arabanian A.S., 2010. Feasibility of near infrared spectroscopy for analysis of date fruits. Int. Agrophysics, 24, 351-356.
• Nobre C.M.B., Braga Junior R.A., Costa A.G., Cardoso A.G., da Silva W.S., Safadi T., 2009. Biospeckle laser spectral analysis under inertia moment, entropy and cross-spectrum methods. Optics Communications, 282, 2236-2242.
• Pajuelo M., Baldwin G., Rabal H., Cap N., Arizaga R., Trivi M. 2003. Bio-speckle assessment of bruising in fruits. Optics and Lasers in Engineering, 40, 13-24.
• Passoni I., Dai Pra A., Rabal H., Trivi M., Arizaga R., 2005. Dynamic speckle processing using wavelets based entropy. Optics Communications, 246, 219-228.
• Rabelo G.F., Braga Junior R.A., Fabbro I.M.D., Trivi M.R., Rabal H.J., Arizaga R., 2005. Laser speckle techniques in quality evaluation of orange fruits. R. Bras. Eng. Agric. Ambiental, Campina Grande, 9 (4), 570-575.
• Romero G.G., Martinez C.C., Alanis E.E., Salazar G.A., Broglia V.G., Alvarez L., 2009. Bio-speckle activity applied to the assessment of tomato fruit ripening. Biosystems Engineering, 103, 116-119.
• Rutkowski K.P., Michalczuk B., Konopacki P., 2008. Nondestructive determination of ‘Golden Delicious’ apple quality and harvest maturity. J. Fruit Ornam. Plant Res., 16, 39-52.
• Tuchin V.V., 1993. Laser and fiber optics in biomedicine. Laser Physics, 3(4).
• Xu Z., Joenathan C., Khorana B.M., 1995. Temporal and spatial properties of the time – varying speckles of botanical specimens. Optical Engineering, 34(5), 1487-1502.
• Zdunek A., Cybulska J., 2011. Relation of biospeckle activity with quality attributes of apples. Sensors, 11, 6317-6327.
• Zdunek A., Muravsky L., Frankevych L., Konstankiewicz K., 2007. New nondestructive method based on spatial-temporal speckle correlation technique for evaluation of apples quality during shelf-life. Int. Agrophysics, 21(3), 305-310.
• Zdunek A., Herppich W.B., 2012. Relation of biospeckle activity with chlorophyll content in apples. Post-harv. Biol. Tech., 64, 58-63.
• Zerbini P.E., 2006. Emerging Technologies for non-destructive quality evaluation of fruit. J. Fruit Ornam. Plant Res., 14(2), 13-23.
• Zhao Y., Wang J., Wu X., Williams F.W., Schmidt R.J., 1997. Point-wise and Whole-field Laser Speckle Intensity Fluctuation Measurements Applied to Botanical Specimens. Optics and Lasers in Engineering, 28, 443-456.
• Zude M., Pflanz M., Spinelli L., Dosche C., Torricelli A., 2011. Non-destructive analysis of anthocyanins in cherries by means of Lambert-Beer and multivariate regression based on spectroscopy and scatter correction using time-resolved analysis. J. Food Eng., 103(1), 68-75.