一種基于激光成像技術的豬肉新鮮度的快速檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種針對豬肉新鮮度的快速檢測新方法，特指基于激光成像技術的豬 肉新鮮度的快速檢測新方法。
【背景技術】
[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，豬肉消費量逐漸增加，占消費總量的 65%~70%，是肉類生產(chǎn)和消費的主體。豬肉在膽藏、運輸、加工中易受到酶、微生物等作 用，發(fā)生腐敗變質(zhì)，導致品質(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，還會危害人們健康，引起疾病。因此，檢測豬肉新鮮度具有重要的公共衛(wèi)生學意義。
[0003]豬肉新鮮度是關于豬肉的風味、滋味、色澤、質(zhì)地、口感和微生物等衛(wèi)生標準的綜 合評價，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。當前，豬肉新鮮度檢測主 要包括感官檢測、理化檢測、微生物檢測等。感官檢測具備快速、無損的特點，但是檢測結(jié)果 易受檢測人個人因素的影響，穩(wěn)定性差。理化檢測與微生物檢測準確性較高，但是檢測過程 費時費力，不適用于加工業(yè)實時大批量檢測使用。
[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，導致其對光的吸收系數(shù)、散 射系數(shù)發(fā)生變化，因此可采用光學透射和散射的方法對豬肉新鮮度進行檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術在工業(yè)實時大批量檢測應用中的不足，提供一種快 速無損的豬肉新鮮度檢測新方法。
[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），最后采用化學計量學方法建立豬肉新 鮮度的分類鑒別模型。對同類待測樣本通過相應的圖像采集和特征提取，再用建立的相應 模型來鑒別該樣本種類。
[0007]本發(fā)明的技術方案通過W下方法實現(xiàn)：
[0008]本發(fā)明所述的一種基于激光成像技術的豬肉新鮮度的快速檢測方法，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的分類依據(jù)；
[0012] 步驟4,分類預測模型的建立和評價：采用化學計量學方法建立豬肉新鮮度的分 類模型，并運用該模型實現(xiàn)同類未知新鮮度等級的豬肉樣本的分類。
[0013] 進一步，步驟2中，所述的激光成像系統(tǒng)包括光箱、相機、激光發(fā)射器和計算機，其 中相機和激光發(fā)射器位于光箱內(nèi)，且相機通過USB數(shù)據(jù)傳輸線與計算機相連。
[0014] 進一步，步驟2中，所述的豬肉紋理圖像的采集如下：當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)生光學散射現(xiàn)象，透射光和散射 光形成的紋理圖像由相機采集傳輸?shù)接嬎銠C。
[0015] 進一步，所述相機的波長響應范圍為400-1100nm，所述激光發(fā)射器為650nm左右 的點光源，相機鏡頭到平板的距離與激光發(fā)射器到平板的距離根據(jù)實驗條件而定。
[0016] 進一步，步驟3中，所述的感興趣區(qū)域為紋理圖像的光斑區(qū)，提取如下：W光斑最 亮點為圓屯、，最亮點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取：WR0I中屯、 點為圓屯、，向外每隔10像素選取一個環(huán)形區(qū)域，環(huán)形寬度1像素，共14個環(huán)形，分別計算每 個環(huán)形的平均灰度值和方差，共28個變量；其次是散射紋理特征Vi、V2、V3、V4的提取：試驗 采用256級灰度，步長選用系統(tǒng)默認值1，生成方向分別W〇°、45°、90°和135°計算，在 每個生成方向下對紋理圖像提?。?、￥2、乂3、乂4共4個特征參數(shù)，獲得16個紋理特征參數(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44個特征變量。
[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、激光發(fā)射器和計算機，其中相機、激光發(fā)射 器位于光箱內(nèi)，且相機通過USB數(shù)據(jù)傳輸線與計算機相連。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相機進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)生光學散射現(xiàn)象，透射光和散射光形成的紋理圖像由相機 采集傳輸?shù)接嬎銠C；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的豬肉新鮮度的快速檢測方法，對拍攝得 到的激光散射圖像進行特征提取，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)，同時分別提取0°、45°、90°和135°四個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)檢測技術相比，樣本無需復雜的前處理，檢測速度 快，操作簡單方便，Ξ種不同新鮮度等級的豬肉得到很好的區(qū)分，少部分樣本之間有交叉， 識別率達到90%，鑒別準確率高；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。
[0021] 3)本發(fā)明的檢測結(jié)果不易受檢測人個人因素的影響，穩(wěn)定性非常好。
【附圖說明】
[0022] 圖1是實例的激光成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是實例所采集的豬肉不同新鮮度等級的紋理圖像；
[0024] 圖3是實例的豬肉紋理圖像的同屯、圓特征區(qū)域；
[0025] 圖4是實例采用線性判別分析的分類鑒別結(jié)果。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述。
[0027] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號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 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0028] 本發(fā)明對肉品新鮮度的快速檢測具有通用性，但肉品種較多，本發(fā)明只選取了豬 肉新鮮度檢測為實施實例，其他肉品的檢測可W參考該實施實例的方法。
[0029] 實例根據(jù)評價豬肉新鮮度的兩個重要指標，揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N)和細菌總數(shù) (TVC)隨時間的變化，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)合附圖詳細描述該實例的實施步驟：
[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1和計算機3,其 中相機1和激光發(fā)射器2位于光箱內(nèi)，激光發(fā)射器所需的