Analysis of color digital images of raspberry fruit to determine anthocyanin content | Анализ цветных цифровых изображений плодов малины для определения содержания антоцианов

Английский. The hypothesis of possible determining the concentration of anthocyanins in raspberry fruits using color coordinates calculated from a color digital image was tested. The fruits of 51 raspberry varieties belonging to the genetic collection of the Federal Horticultural Research Center for Breeding, Agrotechnology and Nursery served as a research object. After harvesting fruits were photographed using a myRuler v.5.2 N104401 scale ruler with a reference set of color shades. To calculate and analyze color coordinates, 3 basic color spaces were used: RGB, CIE L*a*b*, and CIE LCH. After photographing, the anthocyanin content in fresh berries was determined by pH-differential spectrophotometry under GOST 32709-2014. The chemical analysis results were compared with the image processing data to obtain and analyze functional dependencies linking the anthocyanin concentration with the fruit color coordinates. Visual evaluation did not confirm the pronounced direct positive relationship between fruit color intensity and the level of anthocyanin accumulation. This correlation persisted between variety groups: yellow-fruited - red-fruited - black-fruited, but within the group there were no red-fruited. Further division of red-fruited varieties into dull and glossy ones did not significantly change the approximation validity values. Differentiation of raspberry accessions by the color coordinate value (H coordinate in the CIE LCH color space) into 2 groups, namely crimson and scarlet, led to a nearly twice increase in the approximation validity values. Dividing red raspberry samples by the color coordinate into 4 groups (crimson, red, scarlet, and orange) led to a further increase in the approximation validity values of functions for determining anthocyanin concentration. The obtained dependencies enable the estimation of anthocyanin concentration within ± 3 mg/100 g while using the color coordinates a* and b* of the CIE L* a* b* color space and the color C coordinates of the CIE LCH color space for analysis.

Русский. Проверяли гипотезу о возможности определения концентрации антоцианов в плодах малины при помощи координат цвета, рассчитываемых по цветным цифровым изображениям. Объект исследований: плоды 51 сортообразца малины из генетической коллекции ФГБНУ ФНЦ Садоводства. После сбора проводилась фотосъемка плодов сортообразцов с использованием масштабной линейки myRuler v.5.2 N104401 с эталонным набором цветовых оттенков. Для расчета и анализа координат цвета использовались три основных цветовых пространства: RGB, МКО L*a*b* и МКО LCH. После фотографирования определяли содержание антоцианов в свежих ягодах методом pH-дифференциальной спектрофотометрии согласно ГОСТ 32709-2014. Результаты химического анализа сопоставлялись с результатами обработки изображений с целью получения и анализа функциональных зависимостей, связывающих концентрацию антоцианов с цветовыми координатами плодов. При визуальной оценке не подтвердились предположения о выраженной прямой положительной зависимости между интенсивностью окраски плодов и уровнем накопления антоцианов. Эта корреляция сохранялась между группами сортов: желтоплодные - красноплодные - черноплодные, но внутри группы красноплодных не наблюдалась. Дополнительное разделение красноплодных сортообразцов на матовые и глянцевые не внесло существенных изменений в значения достоверности аппроксимации. Дифференциация образцов малины по значению координаты цветового тона (координата H в цветовом пространстве МКО LCH) на две группы: малиновые и алые, привела к тому, что значения достоверности аппроксимации увеличились примерно в 2 раза. Разделение красноплодных образцов малины по значению координаты цветового тона на четыре группы (малиновые, красные, алые и оранжеватые) привело к дополнительному росту значений достоверности аппроксимаций функций определения концентрации антоцианов. Полученные зависимости позволяют производить оценку концентрации антоцианов в пределах ± 3 мг/100 г при одновременном использовании для анализа цветовых координат a* и b* цветового пространства МКО L* a* b* и координаты цвета C цветового пространства МКО LCH.