一種基于激光成像技術(shù)的豬肉新鮮度的快速檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種針對(duì)豬肉新鮮度的快速檢測(cè)新方法，特指基于激光成像技術(shù)的豬 肉新鮮度的快速檢測(cè)新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 肉類含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)等，可提供給人體豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是人類 膳食結(jié)構(gòu)的重要組成部分。隨著人民生活水平的提高，豬肉消費(fèi)量逐漸增加，占消費(fèi)總量的 65%~70%，是肉類生產(chǎn)和消費(fèi)的主體。豬肉在膽藏、運(yùn)輸、加工中易受到酶、微生物等作 用，發(fā)生腐敗變質(zhì)，導(dǎo)致品質(zhì)下降。食用不新鮮或變質(zhì)的肉不僅不能滿足人們口感和營養(yǎng)的 需求，還會(huì)危害人們健康，引起疾病。因此，檢測(cè)豬肉新鮮度具有重要的公共衛(wèi)生學(xué)意義。
[0003]豬肉新鮮度是關(guān)于豬肉的風(fēng)味、滋味、色澤、質(zhì)地、口感和微生物等衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的綜 合評(píng)價(jià)，它可W綜合反映產(chǎn)品營養(yǎng)性、安全性、嗜好性的可靠程度。當(dāng)前，豬肉新鮮度檢測(cè)主 要包括感官檢測(cè)、理化檢測(cè)、微生物檢測(cè)等。感官檢測(cè)具備快速、無損的特點(diǎn)，但是檢測(cè)結(jié)果 易受檢測(cè)人個(gè)人因素的影響，穩(wěn)定性差。理化檢測(cè)與微生物檢測(cè)準(zhǔn)確性較高，但是檢測(cè)過程 費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適用于加工業(yè)實(shí)時(shí)大批量檢測(cè)使用。
[0004]豬肉腐敗過程中物質(zhì)成分和肌纖維的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致其對(duì)光的吸收系數(shù)、散 射系數(shù)發(fā)生變化，因此可采用光學(xué)透射和散射的方法對(duì)豬肉新鮮度進(jìn)行檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在工業(yè)實(shí)時(shí)大批量檢測(cè)應(yīng)用中的不足，提供一種快 速無損的豬肉新鮮度檢測(cè)新方法。
[0006]本發(fā)明通過激光成像系統(tǒng)采集豬肉樣本的散射紋理圖像，該圖像不僅能夠反映豬 肉的外觀品質(zhì)信息，還能夠反映豬肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。首先提取紋理圖像的感興趣區(qū)域 (R0I)，然后提取R0I的同屯、圓平均灰度和方差特征（反映豬肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息）W及散射 紋理特征Vi、V2、V3、V4(反映豬肉的外觀品質(zhì)信息），最后采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立豬肉新 鮮度的分類鑒別模型。對(duì)同類待測(cè)樣本通過相應(yīng)的圖像采集和特征提取，再用建立的相應(yīng) 模型來鑒別該樣本種類。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案通過W下方法實(shí)現(xiàn)：
[0008]本發(fā)明所述的一種基于激光成像技術(shù)的豬肉新鮮度的快速檢測(cè)方法，具體操作步 驟如下：
[0009] 步驟1，豬肉樣本的制備：將新鮮豬肉切成大小、厚度一致的樣本，存放于4°C冰箱 保存；
[0010] 步驟2,豬肉紋理圖像的采集：在激光成像系統(tǒng)中，選用可見光波段的激光發(fā)射 器，垂直照射豬肉樣本，利用相機(jī)采集豬肉樣本的紋理圖像；
[0011] 步驟3,提取紋理圖像的感興趣區(qū)域，然后提取感興趣區(qū)域同屯、圓平均灰度值與方 差特征W及散射紋理特征Vl、V2、V3、V4,W此作為豬肉新鮮度等級(jí)的分類依據(jù)；
[0012] 步驟4,分類預(yù)測(cè)模型的建立和評(píng)價(jià)：采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立豬肉新鮮度的分 類模型，并運(yùn)用該模型實(shí)現(xiàn)同類未知新鮮度等級(jí)的豬肉樣本的分類。
[0013] 進(jìn)一步，步驟2中，所述的激光成像系統(tǒng)包括光箱、相機(jī)、激光發(fā)射器和計(jì)算機(jī)，其 中相機(jī)和激光發(fā)射器位于光箱內(nèi)，且相機(jī)通過USB數(shù)據(jù)傳輸線與計(jì)算機(jī)相連。
[0014] 進(jìn)一步，步驟2中，所述的豬肉紋理圖像的采集如下：當(dāng)激光垂直照射到平板上的 豬肉，一部分光直接穿透豬肉，另一部分光照射在豬肉上發(fā)生光學(xué)散射現(xiàn)象，透射光和散射 光形成的紋理圖像由相機(jī)采集傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
[0015] 進(jìn)一步，所述相機(jī)的波長響應(yīng)范圍為400-1100nm，所述激光發(fā)射器為650nm左右 的點(diǎn)光源，相機(jī)鏡頭到平板的距離與激光發(fā)射器到平板的距離根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件而定。
[0016] 進(jìn)一步，步驟3中，所述的感興趣區(qū)域?yàn)榧y理圖像的光斑區(qū)，提取如下：W光斑最 亮點(diǎn)為圓屯、，最亮點(diǎn)到光斑的邊緣為半徑，所得到的圓形區(qū)域即為感興趣區(qū)域。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟3中，首先是同屯、圓平均灰度值和方差特征的提?。篧R0I中屯、 點(diǎn)為圓屯、，向外每隔10像素選取一個(gè)環(huán)形區(qū)域，環(huán)形寬度1像素，共14個(gè)環(huán)形，分別計(jì)算每 個(gè)環(huán)形的平均灰度值和方差，共28個(gè)變量；其次是散射紋理特征Vi、V2、V3、V4的提?。涸囼?yàn) 采用256級(jí)灰度，步長選用系統(tǒng)默認(rèn)值1，生成方向分別W〇°、45°、90°和135°計(jì)算，在 每個(gè)生成方向下對(duì)紋理圖像提?。?、￥2、乂3、乂4共4個(gè)特征參數(shù)，獲得16個(gè)紋理特征參數(shù)；因 此，同屯、圓平均灰度值和方差特征及散射紋理特征共計(jì)44個(gè)特征變量。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 1)所用激光成像系統(tǒng)包括光箱、相機(jī)、激光發(fā)射器和計(jì)算機(jī)，其中相機(jī)、激光發(fā)射 器位于光箱內(nèi)，且相機(jī)通過USB數(shù)據(jù)傳輸線與計(jì)算機(jī)相連。激光發(fā)射器的中屯、發(fā)射波長為 650nm，選用可見光波段范圍內(nèi)的工業(yè)CCD相機(jī)進(jìn)行豬肉紋理圖像的采集。此法特征在于所 采集的紋理圖像為激光發(fā)射器投過豬肉發(fā)生光學(xué)透射和散射現(xiàn)象形成的紋理圖像；所述的 豬肉紋理圖像的采集如下：當(dāng)激光發(fā)射器垂直照射到平板上的豬肉，一部分光直接穿透豬 肉，另一部分光照射在豬肉上發(fā)生光學(xué)散射現(xiàn)象，透射光和散射光形成的紋理圖像由相機(jī) 采集傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；所提取的同屯、圓平均灰度和方差特征反映了豬肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，散 射紋理特征Vi、V2、V3、V4反映了豬肉的外觀品質(zhì)特征。
[0020] 2)本發(fā)明提供的一種基于激光成像技術(shù)的豬肉新鮮度的快速檢測(cè)方法，對(duì)拍攝得 到的激光散射圖像進(jìn)行特征提取，提取R0I的同屯、圓平均灰度和方差特征，W反映豬肉的 外觀品質(zhì)，同時(shí)分別提取0°、45°、90°和135°四個(gè)生長方向的紋理特征Vi、V2、V3、V4， W反映豬肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征；與現(xiàn)有常規(guī)檢測(cè)技術(shù)相比，樣本無需復(fù)雜的前處理，檢測(cè)速度 快，操作簡單方便，Ξ種不同新鮮度等級(jí)的豬肉得到很好的區(qū)分，少部分樣本之間有交叉， 識(shí)別率達(dá)到90%，鑒別準(zhǔn)確率高；結(jié)果表明，利用本發(fā)明的方法可W用于豬肉新鮮度的快 速檢測(cè)。
[0021] 3)本發(fā)明的檢測(cè)結(jié)果不易受檢測(cè)人個(gè)人因素的影響，穩(wěn)定性非常好。
【附圖說明】
[0022] 圖1是實(shí)例的激光成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是實(shí)例所采集的豬肉不同新鮮度等級(jí)的紋理圖像；
[0024] 圖3是實(shí)例的豬肉紋理圖像的同屯、圓特征區(qū)域；
[0025] 圖4是實(shí)例采用線性判別分析的分類鑒別結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述。
[0027] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0028] 本發(fā)明對(duì)肉品新鮮度的快速檢測(cè)具有通用性，但肉品種較多，本發(fā)明只選取了豬 肉新鮮度檢測(cè)為實(shí)施實(shí)例，其他肉品的檢測(cè)可W參考該實(shí)施實(shí)例的方法。
[0029] 實(shí)例根據(jù)評(píng)價(jià)豬肉新鮮度的兩個(gè)重要指標(biāo)，揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N)和細(xì)菌總數(shù) (TVC)隨時(shí)間的變化，表明豬肉在4°C冰箱中第一天為新鮮的，第Ξ天為次新鮮的，第五天 為變質(zhì)肉。W下結(jié)合附圖詳細(xì)描述該實(shí)例的實(shí)施步驟：
[0030] (1)豬肉樣本制備：
[003。 將新鮮豬肉切成5cmX4cmX1cm(長X寬X厚）片狀，新鮮豬肉切成大小、厚度 一致的樣本，分別置于培養(yǎng)皿，并存放于4Γ冰箱中。
[0032] 似豬肉紋理圖像的采集：
[0033] 激光成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括光箱、激光發(fā)射器2、相機(jī)1和計(jì)算機(jī)3,其 中相機(jī)1和激光發(fā)射器2位于光箱內(nèi)，激光發(fā)射器所需的