CN104049068B - 生鲜畜肉新鲜度的无损测定装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生鲜畜肉新鲜度的无损测定装置，包括暗箱、样品台、光源单元、图像采集单元及新鲜度判定单元，所述样品台设置在暗箱内，暗箱内与样品台相对的一侧设置光源单元，与所述光源单元同一侧暗箱壁上设置有图像采集单元，所述图像采集单元与新鲜度判定单元通过数据线连接；其中，所述新鲜度判定单元包括图像处理比对模块、图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度数据及等级输出模块，图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度数据及等级输出模块均与图像处理比对模块连接。本发明提供的生鲜畜肉新鲜度无损测定装置，检测方便智能，与化学方法相比具有检测速度快、样品无损等特点，测定准确度也能达到理想效果。

Description

生鲜畜肉新鲜度的无损测定装置及测定方法

技术领域

本发明属于材料测试领域，具体涉及一种应用光学手段检测畜肉样品新鲜度的装置和方法。

背景技术

畜肉蛋白质含量高，必需氨基酸充足，在种类和比例上接近人体需要，利于消化吸收，是我国居民主要蛋白质摄入源之一；同时畜肉、富含多种维生素、矿物质，烹饪后香味浓郁，深受国内消费者的青睐。但因我国畜肉质量参差不齐，冷链物流及可追溯体系并不完整，导致市场上的畜肉普遍存在肉质较差的问题。与此同时，随着国内经济的发展，人们生活水平的提高，对生鲜畜肉的新鲜程度要求越来越高，目前我国生鲜畜肉偏重于安全检测，质量检测手段单一，测定方法存在操作繁琐耗时耗力等问题，导致我国生鲜畜肉分级不健全，市场上优劣肉混杂，没有体现优质优价，影响了畜肉生产者及加工者主动生产高品质畜肉的积极性。因此，如何快速有效的对生鲜畜肉的新鲜程度进行检测具有重要的意义。

挥发性盐基氮(TVB-N)是动物性食品腐败过程中，由酶和细菌的作用产生的氨及胺类等碱性含氮物，因其沸点很低，在碱性溶液中易蒸发，并与盐酸和硫酸等形成盐，其含量可用标准溶液滴定计算。挥发性盐基氮含量会随着生鲜畜肉的腐败加剧而增加，因此，是鉴定生鲜畜肉新鲜度的重要指标也是国标中用于评价肉质鲜度的唯一理化指标。现有检测肉类食品中挥发性盐基氮含量的方法中，国家标准GB/T5009.44—2003中公开的半微量定氮法和微量扩散法均需要对样品进行粉碎、肉浸液提取等操作，检测过程繁琐、耗时长,难以满足在线检测、大批量、快速和非破坏性的检测要求；通过气味分析新鲜度的方法，需将样品进行前处理，同时样品所处环境温度、湿度、通风情况不同对结果影响较大；光谱技术新鲜度检测同样需对样品进行前处理，尤其是温度对样品光谱曲线影响较大，且光谱仪器多数价格昂贵成本较高，不利于在企业推广。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种生鲜畜肉新鲜度的无损测定装置。

本发明的另一目的是提供一种生鲜畜肉新鲜度的测定方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种生鲜畜肉新鲜度的无损测定装置，包括暗箱、样品台、光源单元、图像采集单元及新鲜度判定单元，所述样品台设置在暗箱内，暗箱内与样品台相对的一侧设置光源单元，与所述光源单元同一侧暗箱壁上设置有图像采集单元，所述图像采集单元与新鲜度判定单元通过数据线连接；

其中，所述新鲜度判定单元包括图像处理比对模块、图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度数据及等级输出模块，图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度数据及等级输出模块均与图像处理比对模块连接。

其中，图像采集单元包括相连接的摄像机和镜头，镜头设置在光源单元的中心，且正对着样品台上的样品，摄像机设置在光源单元上。

优选地，所述摄像机为CCD摄像机。CCD是ChargeCoupledDevice(电荷耦合器件)的缩写，CCD摄像机是一种半导体成像器件，具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

优选地，所述光源单元为LED灯和设在LED灯上的漫反射外罩。

一种生鲜畜肉新鲜度的测定方法，包括以下步骤：

S1、采集生鲜畜肉样品；

S2、利用生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置获取生鲜畜肉图像并提取图像特征信息；

S3、用化学检测方法对生鲜畜肉样品的挥发性盐基氮含量进行检测；

S4、利用步骤S2所采集的生鲜畜肉样品图像特征信息与步骤S3中测定的挥发性盐基氮含量一一对应，建立预测回归方程；

S5、获取待测生鲜畜肉的图像并提取图像特征信息，根据步骤S4中确定的挥发性盐基氮含量预测回归方程求得挥发性盐基氮含量，按照挥发性盐基氮含量划分新鲜度等级，确定待测生鲜畜肉新鲜度。

其中，所述步骤S1中生鲜畜肉为羊肉、牛肉、猪肉中的一种，采集背最长肌为样品。优选地，所述生鲜畜肉为羊肉。

其中，所述步骤S2中提取的图像特征信息包括红、绿、蓝色彩模式RGB，色调、饱和度、亮度颜色模型HSV，色调、饱和度、强度颜色模型HSI，亮度、红绿度、黄蓝度色彩模型LAB、灰度的平均值及方差。

步骤S3中，化学检测方法可采用国家标准GB/T5009.44-2003规定的化学检测方法对样品的挥发性盐基氮含量进行检测。

优选地，所述步骤S4中，建立预测回归方程的方法为逐步回归法。

步骤S2获得五种数据，根据五种数据模式中的26组数据通过逐步回归法得到挥发性盐基氮数据的回归方程，然后根据挥发性盐基氮的数据划分等级。

其中，步骤S5中，新鲜度等级判定软件由C++编写。

新鲜度是根据挥发性盐基氮划分的，挥发性盐基氮预测值需要软件编程，且得出的挥发性盐基氮数据归为什么等级也需要编程语言实现，以实现在软件界面显示等级。

其中，所述步骤S5中，新鲜度等级判定规则为：挥发性盐基氮含量小于15mg/100g为新鲜类，归为1级；在15mg/100g与20mg/100g之间为次新鲜类肉，归为2级；大于20mg/100g为腐败类肉，归为3级。

所述新鲜度等级划分参照GB2707-2005。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置，将样品放置在暗箱中的样品台上后，通过摄像机和镜头获取样品的图像，然后将图像信息传递至新鲜度判定单元，新鲜度判定单元对图像进行处理和判断，从而得出样品的挥发性盐基氮值及等级值，检测方便智能，与化学方法相比具有检测速度快、样品无损等特点，测定准确度也能达到理想效果。

附图说明

图1是本发明实施例生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置的透视结构示意图；

图2是本发明实施例生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置中新鲜度判定单元的模块连接关系示意图；

图3是本发明实施例生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置中的新鲜度判定单元进行图像处理的流程图。

图中，1：暗箱；2：样品台；3：漫反射光源；4：CCD摄像机；5：新鲜度判定单元。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

如图1所示，一种生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置，其包括暗箱1、样品台2、漫反射光源3、CCD摄像机4、镜头及新鲜度判定单元5，样品台3设置在暗箱1内，具体地，暗箱1内与样品台2相对的一侧设置漫反射光源3，该设置漫反射光源3的一侧设置相连接的CCD摄像机4和镜头，CCD摄像机4与新鲜度判定单元5连接。通过暗箱1的设置可以避免外界光线的干扰，样品放置在样品台2上后，CCD摄像机4和镜头获取样品图像后，将图像信息传递至新鲜度判定单元5，新鲜度判定单元5对图像进行处理和判断，从而得出样品的新鲜度数据及等级，检测方便智能，快速无损，测定准确度也能达到理想效果。

其中，暗箱1为50cm×50cm×50cm矩形，采用铝板材质，铝板上涂黑；镜头为4mm百万像素工业镜头；CCD摄像机4采用全局曝光方式，与镜头一起固定在漫反射光源3正中间；漫反射光源3为LED光源，外罩40cm×40cm漫反射板，其固定于暗箱1的一侧，中间开孔设置CCD和镜头，镜头正对着样品台2上的样品，这样光源能均匀照亮样品的截面，提高测量的准确度；样品台2为30cm×15cm×20cm涂黑的铝板，样品台2可移动设置；样品固定于暗箱1一侧的CCD摄像机4通过USB连接线与新鲜度判定单元5连接。

如图2所示，新鲜度判定单元5包括图像处理比对模块、图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度及等级输出模块，图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度及等级输出模块均与图像处理比对模块连接。

实施例2：羊肉新鲜度测定

如图3所示，新鲜度判定的过程为：首先根据采集到图像中背最长肌样品的颜色特征确定阈值进行二值化处理，然后利用投影算法定位背最长肌位置；经过上述图像处理后，对定位的背最长肌提取颜色特征信息，利用新鲜度判定单元对样品挥发性盐基氮数值及新鲜度等级进行预测。

图像录入模块将CCD摄像机4拍摄的样品图像进行录入，图像处理比对模块即对录入的图像进行处理以满足颜色特征提取的要求，然后图像颜色特征提取模块对样品的颜色特征进行提取，根据提取的颜色特征参数，图像处理比对模块再对样品的颜色进行比对判断，得出样品的新鲜度数据及等级，最后通过新鲜度等级输出模块将新鲜度等级结果输出。

本发明实施例提供生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置及羊肉新鲜度测定方法也可用于其他畜肉的测定。

S1、采集生鲜畜肉样品：在羊胴体采样部位采样，采样部位为背最长肌。

S2、样品置于样品台3上，使样品截面正对着图像采集单元。

S3、采用国家标准GB/T5009.44-2003规定的化学检测方法对样品的挥发性盐基氮含量进行检测。

S4、利用步骤S2所采集的生鲜畜肉样品图像特征信息与步骤S3中测定的挥发性盐基氮含量一一对应，如表1所示，提取挥发性盐基氮数值为9.35mg/100g、新鲜度等级为1的羊肉图像信息，将其对应输入。采用逐步回归法建立预测回归方程。

表1样品图像信息和对应新鲜度数据及等级

通过逐步回归法确定与新鲜度相关的回归方程：

TVB-N＝103.2058886203613-100.30034984294846*aveS-0.2831740914984272*aveB，

其中，TVB-N为挥发性盐基氮(mg/100g)，aveS为HSV颜色空间中S平均值，aveB为RGB颜色空间中B平均值。

S5、获取待测生鲜畜肉的图像并提取图像特征信息，根据步骤S4中确定的挥发性盐基氮含量预测回归方程求得挥发性盐基氮含量，按照挥发性盐基氮含量划分新鲜度等级，判定待测生鲜畜肉新鲜度。新鲜度等级判定软件由C++编写，实现了在软件界面显示等级。

将样品放置在暗箱1中的样品台2上后，通过CCD摄像机4和镜头获取样品的图像，然后将图像信息传递至新鲜度判定单元5，新鲜度判定单元5对图像进行处理和判断，从而得出样品的新鲜度数据及等级，检测方便智能，快速无损，准确度高，测定准确度也能达到理想效果；采用的羊肉新鲜度测定方法中，通过生鲜畜肉新鲜度快速无损测定装置可以方便准确地测定出样品的新鲜度数据及等级。预测结果如表2所示：

表2羊肉新鲜度数据及等级预测值与真实值比较

由上表可知，羊肉新鲜度测定方法准确率为91.7％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种生鲜畜肉新鲜度的测定方法，包括以下步骤：

S1、采集生鲜畜肉样品；

S2、利用生鲜畜肉新鲜度快速无损检测装置获取生鲜畜肉图像并提取图像特征信息；所述图像特征信息包括红、绿、蓝色彩模式RGB，色调、饱和度、亮度颜色模型HSV、色调、饱和度、强度颜色模型HSI，亮度、红绿度、黄蓝度色彩模型LAB、灰度的平均值及方差；

S3、用化学检测方法对生鲜畜肉样品的挥发性盐基氮含量进行检测；

S4、利用步骤S2所采集的生鲜畜肉样品图像特征信息与步骤S3中测定的挥发性盐基氮含量一一对应，建立预测回归方程，建立预测回归方程的方法为逐步回归法；

S5、获取待测生鲜畜肉的图像并提取图像特征信息，根据步骤S4中确定的挥发性盐基氮含量预测回归方程求得挥发性盐基氮含量，按照挥发性盐基氮含量划分新鲜度等级，判定待测生鲜畜肉新鲜度；

用于生鲜畜肉新鲜度测定的装置包括暗箱、样品台、光源单元、图像采集单元及新鲜度判定单元，所述样品台设置在暗箱内，暗箱内与样品台相对的一侧设置光源单元，与所述光源单元同一侧暗箱壁上设置有图像采集单元，所述图像采集单元与新鲜度判定单元通过数据线连接；所述光源单元为LED灯和设在LED灯上的漫反射外罩；

其中，所述新鲜度判定单元包括图像处理比对模块、图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度数据及等级输出模块，图像录入模块、图像颜色特征提取模块和新鲜度数据及等级输出模块均与图像处理比对模块连接。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，图像采集单元包括相连接的摄像机和镜头，镜头设置在光源单元的中心，且正对着样品台上的样品，摄像机设置在光源单元上。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述步骤S1中生鲜畜肉为羊肉、牛肉、猪肉中的一种，采集背最长肌为样品。

4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述生鲜畜肉为羊肉，采集背最长肌为样品。

5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤S5中，新鲜度等级判定的软件由C++编写。

6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述步骤S5中，新鲜度等级判定规则为：挥发性盐基氮含量小于15mg/100g为新鲜类，归为1级；在15mg/100g与20mg/100g之间为次新鲜类肉，归为2级；大于20mg/100g为腐败类肉，归为3级。