CN104050599A - 一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统及方法，包括：食用农产品信息采集模块、视频信息智能处理模块、基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块和中央数据库；在生产过程中通过采集生产场景的视频信息，提高生产过程的透明度，起到监督管理的作用；对采集到的原始视频信息进行结构化处理，提取视频摘要信息，提高了视频存储的效率和容量；通过视频回放追溯产品的生产过程，解决了用户在质量追溯过程中无法“眼见为实”的问题。

Description

一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统及方法

技术领域

本发明涉及产品质量追溯技术领域，尤其涉及一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统及方法。

背景技术

随着我国经济技术的发展和人民生活水平的提高，人们的消费观念和消费结构也不断改变，人们对食用农产品需求日趋多样化的同时，更关注吃的是否安全，是否营养健康。为此，许多保障食用农产品生产安全的质量安全可追溯系统应运而生，其目的是实现“从农场到餐桌”的全程可追溯性。但现有的食用农产品质量安全追溯系统大多是利用手持便携设备，配合产品的唯一标识码，记录产品生产过程中涉及到的加工地点、时间及人员等信息，终端用户可以通过产品的标识码查询诸如生产商、生产地、加工商、加工地、分销商等较为抽象的文本数据信息。

事实上，就消费者或生产管理者而言，得到上述信息之后，并不能完全消除对产品质量安全的疑问，即此类信息与“眼见为实”的信息还存在一定差距，消费者或生产管理者在上述信息的基础上更希望亲眼见到产品生产过程中的各个环节，从而确定生产环节的是否存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统及方法，以解决现有的质量追溯方法无法提供“眼见为实”的产品追溯，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统，包括：

食用农产品信息采集模块，用于定时采集食用农产品生产过程的视频信息及涉及食用农产品质量安全问题的关键控制点信息；

视频信息智能处理模块，用于将所述视频信息结构化，抽取视频摘要，降低视频数据的存储量；

基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块，用于以视频回放方式追溯食用农产品生产过程中的现场生产场景信息，并配合文本反馈所述食用农产品生产过程中的关键控制点数据信息；

中央数据库，用于以视频格式存储食用农产品生产过程中各生产场景的摘要视频信息及以文本格式存储各关键控制点的相关信息。

优选的，所述食用农产品信息采集模块包括：

摄像装置，用于定时采集食用农产品生产过程中的场景信息，并将采集到的所述场景信息传送给所述视频信息智能处理模块；

信息采集装置，用于采集食用农产品生产过程中的关键控制点信息，并将采集到的所述关键控制点信息传送给所述中央数据库。

优选的，所述视频信息智能处理模块包括：

结构化处理模块，用于对所述食用农产品信息采集模块传送来的原始视频信息进行结构化处理；

视频摘要生成模块，用于根据结构化处理过的视频信息生成不同生产场景的视频摘要，并将所述视频摘要传送给所述中央数据库，供终端用户回溯和查询使用。

优选的，所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块，包括：

终端查询设备，用于接受查询请求，展示查询结果。

一种应用所述的基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统进行食用农产品质量安全追溯的方法，包括以下步骤：

S1，所述食用农产品信息采集模块定时采集食用农产品生产过程的视频信息及涉及食用农产品质量安全问题的关键控制点信息，并将所述视频信息传送给所述视频信息智能处理模块，将所述关键控制点信息传送给所述中央数据库；

S2，所述视频信息智能处理模块将接收到的所述视频信息进行结构化处理，形成不同生产场景的视频摘要，并将所述视频摘要传送给所述中央数据库，供终端用户回溯和查询使用；

S3，用户通过所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块发起对于所述食用农产品的查询请求；

S4，所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块响应所述查询请求，根据所述查询请求中包含的所述食用农产品的唯一标识码在所述中央数据库中检索得到所述食用农产品在生产全过程中各生产场景的视频摘要信息及各关键控制点信息反馈给所述用户。

优选的，S2具体包括以下步骤：

S21，将所述摄像装置采集得到的视频分割为不同内容的镜头；

S22，在分割得到的每个视频镜头中抽取出首帧、中间帧及尾帧，作为该将镜头的关键帧，最终将各个镜头的关键帧按时间顺序生成摘要视频；

S23，将所述摘要视频传送给所述中央数据库进行存储。

优选的，S21具体为：

采用基于颜色直方图差的镜头边缘检测方法，将所述摄像装置采集得到的视频分割为不同内容的镜头，

具体包括步骤：将相邻两幅图像帧f_i和f_i-1的颜色直方图差D_i(f_i，f_i-1)定义为：

$D_i(f_i,f_{i-1})=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|H(f_i,j)-H(f_{i-1},j)|$

其中，H(f_i，j)表示图像帧f_i的颜色直方图中第j种颜色的像素点个数，N表示颜色量化之后的颜色数目，

用计算得到的相邻两帧的直方图差D_i(f_i，f_i-1)，与预设的镜头分割阈值T相比较，如果大于预设阈值T，则认为检测到镜头边缘，以所述镜头边缘进行分割，得到所述不同内容的镜头。

本发明的有益效果是：

1、在生产过程中通过采集生产场景的视频信息，提高生产过程的透明度，起到监督管理的作用。

2、对采集到的原始视频信息进行结构化处理，提取视频摘要信息，提高了视频存储的效率和容量。

3、通过视频回放追溯产品的生产过程，提供给用户“眼见为实”的质量追溯，增强用户对产品质量安全的直观体验。

附图说明

图1是本发明的基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明公开了一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统，包括：

食用农产品信息采集模块，用于定时采集食用农产品生产过程的视频信息及涉及食用农产品质量安全问题的关键控制点信息；所述食用农产品信息采集模块包括：摄像装置，用于定时采集食用农产品生产过程中的场景信息，并将采集到的所述场景信息传送给所述视频信息智能处理模块；信息采集装置(如手持设备、传感器、RFID无线射频装置等)，用于采集食用农产品生产过程中的关键控制点信息，并将采集到的所述关键控制点信息传送给所述中央数据库；

视频信息智能处理模块，用于将所述视频信息结构化，抽取视频摘要，降低视频数据的存储量；所述视频信息智能处理模块包括：结构化处理模块，用于对所述食用农产品信息采集模块传送来的原始视频信息进行结构化处理；视频摘要生成模块，用于根据结构化处理过的视频信息生成不同生产场景的视频摘要，并将所述视频摘要传送给所述中央数据库，供终端用户回溯和查询使用；

基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块，用于以视频回放方式追溯食用农产品生产过程中的现场生产场景信息，并配合文本反馈所述食用农产品生产过程中的关键控制点数据信息；所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块，包括：终端查询设备，用于接受查询请求，展示查询结果；

中央数据库，用于以视频格式存储食用农产品生产过程中各生产场景的摘要视频信息及以文本格式存储各关键控制点的相关信息。

应用所述的基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统进行食用农产品质量安全追溯的方法，包括以下步骤：

S1，所述食用农产品信息采集模块定时采集食用农产品生产过程的视频信息及涉及食用农产品质量安全问题的关键控制点信息，并将所述视频信息传送给所述视频信息智能处理模块，将所述关键控制点信息传送给所述中央数据库；

S2，所述视频信息智能处理模块将接收到的所述视频信息进行结构化处理，形成不同生产场景的视频摘要，并将所述视频摘要传送给所述中央数据库，供终端用户回溯和查询使用；S2具体包括以下步骤：

S21，将所述摄像装置采集得到的视频分割为不同内容的镜头；S21具体为：

采用基于颜色直方图差的镜头边缘检测方法，将所述摄像装置采集得到的视频分割为不同内容的镜头，具体包括步骤：将相邻两幅图像帧f_i和f_i-1的颜色直方图差D_i(f_i，f_i-1)定义为： $D_i(f_i,f_{i-1})=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|H(f_i,j)-H(f_{i-1},j)|$

其中，H(f_i，j)表示图像帧f_i的颜色直方图中第j种颜色的像素点个，N表示颜色量化之后的颜色数目，

用计算得到的相邻两帧的直方图差D_i，(f_i，f_i-1)，与预设的镜头分割阈值T相比较，如果大于预设阈值T，则认为检测到镜头边缘，以所述镜头边缘进行分割，得到所述不同内容的镜头；

S22，在分割得到的每个视频镜头中抽取出首帧、中间帧及尾帧，作为该将镜头的关键帧，最终将各个镜头的关键帧按时间顺序生成摘要视频；

S23，将所述摘要视频传送给所述中央数据库进行存储；

S3，用户通过所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块发起对于所述食用农产品的查询请求；

S4，所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块响应所述查询请求，根据所述查询请求中包含的所述食用农产品的唯一标识码在所述中央数据库中检索得到所述食用农产品在生产全过程中各生产场景的视频摘要信息及各关键控制点信息反馈给所述用户。

以下以在牛奶生产、加工及质量安全追溯中应用本发明的技术方案为例详细介绍本发明的技术方案：

在牛奶生产过程中，终端用户除了关注牛奶本身的成分、品质，其也关心生产过程是否卫生、安全，生产环境是否适宜等。从这个角度出发，系统采集牛奶生产、加工过程中的重要场景视频及关键控制点信息，终端用户只需通过扫描器、电子标签读取器等读入或者手工输入成品奶的唯一标识码，该标识码可以是一维条形码、二维条码或者RFID电子标签等，即可以日期为主线追溯该成品奶的全部生产过程的视频场景信息，如产奶牛群的当日饲喂场景、牛群活动场景、挤奶场景、牛奶消毒场景和牛奶加工灌装场景等，及以生产流程为主线追溯该成品奶的个性生产信息，如产奶牛品种、产地、挤奶时间、挤奶人员、消毒时间、消毒人员、灌装时间、灌装人员，营养成分检测报告和检测人员等关键控制点信息。下面分述各模块的实施方式：

食用农产品信息采集模块的具体工作为：

以牛群号和日期为标识采集各牛群的生活场景，主要为在牛群的饲喂区、运动区、躺卧区安装摄像装置，设置摄像装置的启动时间及关闭时间，如从早上5点到晚上5点的时段，在该时段内采集当天的该牛群饲喂场景、运动场景、休息场景，上述场景视频以牛群号及日期为索引传送给视频智能信息处理模块；

以牛奶批次和生产日期为标识采集牛奶生产、加工场景，主要为在挤奶区、牛奶消毒区、牛奶灌装区安装摄像装置，设置摄像装置的启动时间及关闭时间，如从早上5点到晚上5点的时段挤奶场景、消毒场景及灌注场景的视频，在该时段内采集当天的不同牛群挤奶场景、牛奶消毒场景及牛奶灌装场景，上述场景视频记以牛奶批次号和日期为索引传送给视频智能信息处理模块；

同时，采用其他传感设备或手持录入设备或无线射频设备采集相应的关键控制点信息，如挤奶区、灌装区等的温度、湿度等环境信息，及生产过程中的个体追踪信息，如产奶牛群号、奶牛的品种、产地、营养成分检测情况，及挤奶日期时间、人员、消毒时间、消毒方法、灌装日期时间及灌装材料等信息，上述文本数据信息记录以对应的成品奶的唯一标识为索引传送给中央数据库，如果采用RFID标签，上述信息也记录入RFID标签中。

经过上述采集过程，可获得某批次成品奶生产过程中的全部关键生产加工过程场景视频信息、各关键控制点的文本数据信息及所需的跟踪追溯信息，如牛群号、各生产场景的日期及牛奶批次等，其中所有的生产加工场景视频信息将传送给视频信息智能处理模块进行优化处理，并记录相应的日期信息，其他关键控制点文数据信息传送给中央数据库备份。

视频信息智能处理模块的具体工作为：

对于从食用农产品信息采集模块传送过来的生产、加工场景视频进行镜头分割，采用RGB颜色空间表示，每个颜色分量分成255级，计算每帧图像的各颜色分量的直方图，如第i帧图像f_i的各颜色分量直方图分别为H_R(f_i，j)，H_G(f_i，j)，H_B(f_i，j)，则有相邻两帧图像的直方图差D_i(f_i，f_i-1)为：

$D_i(f_i,f_{i-1})=\left(\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\right|H_R(f_i,j)-H_R(f_{i-1},j)|+\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|H_G(f_i,j)-H_G(f_{i-1},j)|$

$+\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|H_B(f_i,j)-H_B(f_{i-1},j)|)/3$

对于镜头分割阈值T的确定采用经验测定的方法，如人工确定10个镜头边缘，计算该10镜头边缘的帧差，取这10个镜头边缘帧差的平均值作为阈值T的取值。确定了镜头分割阈值T之后，将相邻帧的直方图差D_i(f_i，f_j-1)与T比较，大于T的认为找到镜头边缘。对于分割得到各个视频镜头shot_j，在每个镜头中抽取首帧、中间帧及尾帧作为该将镜头的关键帧，最终将各个镜头的关键帧按时间顺序生成视频摘要，标记该段视频摘要的索引信息，如场所、牛群号、日期等，并将该段视频摘要及其索引信息传送给中央数据库。

基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块：

根据不同类型用户生成不同方式的终端追溯系统人机交互界面，主要分为手机客户端、浏览器/服务器(Browser/Server，B/S)结构下的浏览器客户端，客户机/服务器(client/Server，C/S)结构下的定制客户端。

通过基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块提供的输入产品追溯码的接口或者是自动采集追溯码装置，输入成品奶的唯一标识码，确定追溯之后，基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块会将追溯该成品奶的指令发送给中央数据库，中央数据库根据成品奶的唯一标示码，搜索其生产过程的所有信息，包括生产过程的关键控制点信息，如产奶牛群号、奶牛的品种、产地、营养成分检测情况，及挤奶日期时间、人员、消毒时间、消毒方法、灌装日期时间及灌装材料等。除了上述文本信息之外，基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块将以缩略图方式展示成品奶生产当日的奶牛饲喂、运动、休息、挤奶、消毒、灌装的场景视频，通过点击相应的缩略图即可播放该场景的视频摘要，从而了解成品奶的真实生产场景。同时，基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块还提供检索功能，只需输入相应的日期号，即可搜索生产该成品奶的牛群的历史场景视频。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、在生产过程中通过采集生产场景的视频信息，提高生产过程的透明度，起到监督管理的作用。

2、对采集到的原始视频信息进行结构化处理，提取视频摘要信息，提高了视频存储的效率和容量。

3、通过视频回放追溯产品的生产过程，提供给用户“眼见为实”的质量追溯，增强用户对产品质量安全的直观体验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统，其特征在于，包括：

食用农产品信息采集模块，用于定时采集食用农产品生产过程的视频信息及涉及食用农产品质量安全问题的关键控制点信息；

视频信息智能处理模块，用于将所述视频信息结构化，抽取视频摘要，降低视频数据的存储量；

基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块，用于以视频回放方式追溯食用农产品生产过程中的现场生产场景信息，并配合文本反馈所述食用农产品生产过程中的关键控制点数据信息；

中央数据库，用于以视频格式存储食用农产品生产过程中各生产场景的摘要视频信息及以文本格式存储各关键控制点的相关信息。

2.根据权利要求1所述的基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统，其特征在于，所述食用农产品信息采集模块包括：

摄像装置，用于定时采集食用农产品生产过程中的场景信息，并将采集到的所述场景信息传送给所述视频信息智能处理模块；

信息采集装置，用于采集食用农产品生产过程中的关键控制点信息，并将采集到的所述关键控制点信息传送给所述中央数据库。

3.根据权利要求1所述的基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统，其特征在于，所述视频信息智能处理模块包括：

结构化处理模块，用于对所述食用农产品信息采集模块传送来的原始视频信息进行结构化处理；

视频摘要生成模块，用于根据结构化处理过的视频信息生成不同生产场景的视频摘要，并将所述视频摘要传送给所述中央数据库，供终端用户回溯和查询使用。

4.根据权利要求1所述的基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统，其特征在于，所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块，包括：

终端查询设备，用于接受查询请求，展示查询结果。

5.应用权利要求1-4任一所述的基于视频回放的食用农产品质量安全追溯系统进行食用农产品质量安全追溯的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1，所述食用农产品信息采集模块定时采集食用农产品生产过程的视频信息及涉及食用农产品质量安全问题的关键控制点信息，并将所述视频信息传送给所述视频信息智能处理模块，将所述关键控制点信息传送给所述中央数据库；

S2，所述视频信息智能处理模块将接收到的所述视频信息进行结构化处理，形成不同生产场景的视频摘要，并将所述视频摘要传送给所述中央数据库，供终端用户回溯和查询使用；

S3，用户通过所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块发起对于所述食用农产品的查询请求；

S4，所述基于视频回放的食用农产品质量安全追溯模块响应所述查询请求，根据所述查询请求中包含的所述食用农产品的唯一标识码在所述中央数据库中检索得到所述食用农产品在生产全过程中各生产场景的视频摘要信息及各关键控制点信息反馈给所述用户。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S2具体包括以下步骤：

S21，将所述摄像装置采集得到的视频分割为不同内容的镜头；

S22，在分割得到的每个视频镜头中抽取出首帧、中间帧及尾帧，作为该将镜头的关键帧，最终将各个镜头的关键帧按时间顺序生成摘要视频；

S23，将所述摘要视频传送给所述中央数据库进行存储。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S21具体为：

采用基于颜色直方图差的镜头边缘检测方法，将所述摄像装置采集得到的视频分割为不同内容的镜头，

具体包括步骤：将相邻两幅图像帧f_i和f_i-1的颜色直方图差D_i(f_i，f_i-1)定义为：

$D_i(f_i,f_{i-1})=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|H(f_i,j)-H(f_{i-1},j)|$

其中，H(f_i，j)表示图像帧f_i的颜色直方图中第j种颜色的像素点个数，N表示颜色量化之后的颜色数目，

用计算得到的相邻两帧的直方图差D_i(f_i，f_i-1)，与预设的镜头分割阈值T相比较，如果大于预设阈值T，则认为检测到镜头边缘，以所述镜头边缘进行分割，得到所述不同内容的镜头。