CN109001216A - 基于太赫兹成像的肉制品异物在线检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太赫兹检测领域。目的是提供一种基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统及其用于肉制品异物检测的方法，能够对肉制品这类成分复杂食品基质中混入的金属异物和非金属异物进行检测，具有适用范围广、检测精度高、安全快速无损的特点。技术方案是：一种基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统，其特征在于：该系统包括依照被检物运动方向依次排列的可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元，还包括对被检物的运动以及可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元进行控制的运动控制单元；所述可见光成像单元包括视觉暗箱、LED灯带、相机以及视觉图像处理装置，其中LED灯带均布在视觉暗箱四周内壁上，相机固定于视觉暗箱顶部。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹检测领域，具体是一种基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统及检测方法。
背景技术
在肉制品生产加工过程中，时常会混入异物，这些异物既包括金属、塑料、沙石等外源性异物，也包括肉禽毛发、肉质腐败等内源性异物。这些异物的混入不仅会给消费者的身心健康带来伤害，也会给企业的声誉带来影响。因此有必要对肉制品中异物进行无损检测。
目前食品中常用的异物无损检测方法包括X射线成像、机器视觉法、高光谱成像、金属探测器等；然而这些技术在实际检测过程中都存在一定的不足，例如X射线成像难以识别密度差异低的异物，且对人体有一定的电离伤害；机器视觉法只能对外观形貌和颜色进行判定，无法识别内部异物；金属探测器无法识别非金属类异物。
太赫兹辐射是指频率为0.1THz-10THz间的一段电磁波，其光子能量低，对于很多介电材料和非极性的液体有良好的穿透性，许多极性大分子振动能级间的跃迁和转动能级间的跃迁正好处于太赫兹频率范围，且金属在太赫兹频段具有极强的反射率。因此，以太赫兹波为信号源进行异物波谱成像检测不仅能对物质成分变化进行识别定位，而且对混入的金属异物和非金属异物也能识别，应用潜力很大。现阶段，使用太赫兹波谱成像技术进行食品中异物检测已有报道，专利CN105758865A报道了使用太赫兹波谱技术进行粮食包装物中异物的检测系统及方法，但此类装置只适合对成分均匀的食品基质(小麦粉、奶粉、稻米等)中混入的异物进行检测，而对肉制品这类成分复杂食品基质中混入的异物，会出现较多的误判。因此，开发一套适用于肉制品中异物检测的太赫兹波谱成像系统，对于有效提高现有肉制品异物检测装备性能、拓宽太赫兹技术的应用领域具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供了一种基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统及其用于肉制品异物检测的方法，能够对肉制品这类成分复杂食品基质中混入的金属异物和非金属异物进行检测，具有适用范围广、检测精度高、安全快速无损的特点。
本发明采用了以下技术方案：一种基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统，其特征在于：该系统包括依照被检物运动方向依次排列的可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元，还包括对被检物的运动以及可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元进行控制的运动控制单元；
所述可见光成像单元包括视觉暗箱、LED灯带、相机以及视觉图像处理装置，其中LED灯带均布在视觉暗箱四周内壁上，相机固定于视觉暗箱顶部；
所述太赫兹波谱成像单元包括太赫兹黑箱、太赫兹图像处理装置、太赫兹线光源、太赫兹透射探测器以及太赫兹反射探测器；其中太赫兹线光源和太赫兹反射探测器并排固定于太赫兹黑箱顶部，太赫兹透射探测器布置在太赫兹线光源的正下方且位于输送带的下方；
所述运动控制单元包括分别与电脑电导通的视觉触发编码器、太赫兹触发编码器以及带动被检物通过可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元的输送带组件，其中视觉触发编码器和太赫兹触发编码器分别布置于视觉暗箱和太赫兹黑箱的进样端口处，用于标记跟踪待测样品并触发视觉图像采集和太赫兹图像采集；
所述视觉图像处理装置、太赫兹图像处理装置分别通过数据线与电脑电导通。
所述视觉暗箱内壁涂有高反光的合成物，便于获取清晰无高光区的图像。
所述太赫兹黑箱内表面镀有聚乙烯膜，以减弱箱体内反射太赫兹信号对太赫兹图像信号采集的干扰。
所述太赫兹黑箱内充有氮气，以降低箱内的湿度，避免空气中的水汽对太赫兹信号采集的干扰。
作为优选，所述合成物为乳白色的硫酸钡。
一种使用所述的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统进行异物检测的方法，它包括如下步骤：
S1.待测样品到达视觉暗箱入口处，触发视觉触发编码器被系统感知，控制相机进行待测样品视觉图像信号采集；
S2.将采集的视觉图像信号传送到视觉图像处理装置进行处理，提取待测样品的脂肪和瘦肉分布信息，并上传至电脑备用；
S3.待测样品到达太赫兹黑箱入口处，触发太赫兹触发编码器被系统感知，控制太赫兹透射探测器和太赫兹反射探测器进行信号采集，随着待测样品匀速通过，完成二维太赫兹图像采集；
S4.将采集的透射和反射二维太赫兹图像信号传送到太赫兹图像处理装置进行处理，提取待测样品在特征频率下的太赫兹信号振幅强度图，并上传至电脑；
S5.利用步骤S2中获得的视觉图像信息对步骤S4获得的太赫兹图像进行修正，对待测样品中的异物进行识别。
所述待测物为片状或块状畜禽加工肉。
本发明的有益效果是：本发明通过使用线状太赫兹光源和探测器，有效提高了太赫兹成像的速度，实现内源性异物和外源性异物同步检测；同时获取太赫兹反射图像和太赫兹透射图像，有效扩展待测样品检测区域，降低漏检率；将视觉图像和太赫兹图像信号进行融合，减少由于肉制品成分分布不均对异物识别定位带来的干扰，有效提高异物检测的准确度。
附图说明
图1是基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统示意图。
图2是本发明实施例对香肠肉制品内异物检测的视觉图像。
图3是本发明实施例对香肠肉制品内异物检测的二维太赫兹图像。
图中：1、视觉暗箱，2、LED灯带，3、相机，4、视觉图像处理装置，5、视觉触发编码器，6、太赫兹黑箱，7、太赫兹线光源，8、太赫兹透射探测器，9、太赫兹反射探测器，10、太赫兹图像处理装置，11、太赫兹触发编码器，12、电脑，13、输送带。
具体实施方式
以下结合说明书附图所示实施咧，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图所示的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统包括可见光成像单元、太赫兹波谱成像单元和运动控制单元。可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元依照被捡物运动方向依次排列(两者位置也可调换)，
如图1所示，可见光成像单元包括视觉暗箱1、LED白色灯带2、CCD彩色相机3和视觉图像处理装置4，其中LED白色灯带2均布在视觉暗箱1四周内壁(灯带数量根据照相要求确定)，CCD彩色相机2固定于视觉暗箱1顶部；
如图1所示，太赫兹波谱成像单元包括太赫兹黑箱6、太赫兹线光源7、太赫兹透射探测器8、太赫兹反射探测器9和太赫兹图像处理装置10；其中太赫兹线光源7和太赫兹反射探测器9并排固定于太赫兹黑箱顶部6，太赫兹透射探测器8布置在太赫兹线光源7的正下方并且位于输送带13的下方；
如图1所示，运动控制单元包括对射式视觉触发编码器5、对射式太赫兹触发编码器11、电脑12和输送带组件，其中对射式视觉触发编码器5和对射式太赫兹触发编码器11分别布置于视觉暗箱1和太赫兹黑箱6的进样端口处，用于标记跟踪待测样品并触发视觉图像采集和太赫兹图像采集；输送带组件(为现有技术)由水平布置的输送带13、张紧并且定位输送带的至少两个带轮以及驱动输送带的减速电机组成。
如图1所示，视觉暗箱1内壁涂有高反光合成物—乳白色的硫酸钡，便于获取清晰无高光区的图像；太赫兹黑箱6内表面镀有聚乙烯膜，以减弱箱体内反射太赫兹信号对太赫兹图像信号采集的干扰；所述太赫兹黑箱6内充有氮气，以降低箱内的湿度，避免空气中的水汽对太赫兹信号采集的干扰。
使用该肉制品异物在线检测系统进行异物检测的方法是：
S1.待测样品(香肠)随输送带13到达视觉暗箱1入口处，触发视觉触发编码器5而被系统感知，电脑即控制CCD彩色相机3进行待测样品视觉图像(图2所示)信号采集；
S2.将采集的视觉图像信号传送到视觉图像处理装置4进行处理，提取待测样品的脂肪和瘦肉分布信息，并上传至电脑12备用；
S3.待测样品随输送带前进至太赫兹黑箱6入口处，触发太赫兹触发编码器11而被系统感知，电脑控制太赫兹透射探测器8和太赫兹反射探测器9进行信号采集；随着待测样品匀速通过，完成二维太赫兹图像采集(如图3所示；图3所示图像，对应于图2图像的虚线方框部位)；
S4.将采集的透射二维太赫兹图像信号和反射二维太赫兹图像信号传送到太赫兹图像处理装置10进行处理，提取待测样品在特征频率下的太赫兹信号振幅强度图，并上传至电脑12；
S5.利用所述步骤S2中获得的视觉图像信息对所述步骤S4获得的太赫兹图像进行修正{由于肉制品不同成分在太赫兹频段具有不同的吸收特性，修正时可将步骤S2中所提取的成分分布图转换(转换方法为现有技术)为太赫兹信号强度修正系数分布图，然后将修正系数分布图与步骤S4中测得的太赫兹信号振幅强度图进行相乘运算}，通过对修正后图像的太赫兹信号振幅强度分布情况对待测样品中的异物进行识别(由检验人员肉眼检测识别)。
各步骤中所述待测物为所述待测物为片状或块状畜禽加工肉。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统，其特征在于：该系统包括依照被检物运动方向依次排列的可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元以及控制可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元的运动控制单元；
所述可见光成像单元包括视觉暗箱(1)、LED灯带(2)、相机(3)以及视觉图像处理装置(4)，其中LED灯带均布在视觉暗箱四周内壁上，相机固定于视觉暗箱顶部；
所述太赫兹波谱成像单元包括太赫兹黑箱(6)、太赫兹图像处理装置(10)、太赫兹线光源(7)、太赫兹透射探测器(8)以及太赫兹反射探测器(9)；其中太赫兹线光源和太赫兹反射探测器并排固定于太赫兹黑箱顶部，太赫兹透射探测器布置在太赫兹线光源的正下方且位于输送带的下方；
所述运动控制单元包括分别与电脑(12)电导通的视觉触发编码器(5)、太赫兹触发编码器(11)以及带动被检物通过可见光成像单元与太赫兹波谱成像单元的输送带组件，其中视觉触发编码器和太赫兹触发编码器分别布置于视觉暗箱和太赫兹黑箱的进样端口处，用于标记跟踪待测样品并触发视觉图像采集和太赫兹图像采集；
所述视觉图像处理装置、太赫兹图像处理装置分别通过数据线与电脑电导通。
2.根据权利要求1所述的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统，其特征在于：所述视觉暗箱内壁涂有高反光的合成物，便于获取清晰无高光区的图像。
3.根据权利要求1所述的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统，其特征在于：所述太赫兹黑箱内表面镀有聚乙烯膜，以减弱箱体内反射太赫兹信号对太赫兹图像信号采集的干扰。
4.根据权利要求1所述的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统，其特征在于：所述太赫兹黑箱内充有氮气，以降低箱内的湿度，避免空气中的水汽对太赫兹信号采集的干扰。
5.根据权利要求2所述的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统，其特征在于：所述合成物为乳白色的硫酸钡。
6.使用权利要求1所述的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统进行异物检测的方法，包括如下步骤：
S1.待测样品到达视觉暗箱入口处，触发视觉触发编码器被系统感知，控制相机进行待测样品视觉图像信号采集；
S2.将采集的视觉图像信号传送到视觉图像处理装置进行处理，提取待测样品的脂肪和瘦肉分布信息，并上传至电脑备用；
S3.待测样品到达太赫兹黑箱入口处，触发太赫兹触发编码器被系统感知，控制太赫兹透射探测器和太赫兹反射探测器进行信号采集，随着待测样品匀速通过，完成二维太赫兹图像采集；
S4.将采集的透射和反射二维太赫兹图像信号传送到太赫兹图像处理装置进行处理，提取待测样品在特征频率下的太赫兹信号振幅强度图，并上传至电脑；
S5.利用步骤S2中获得的视觉图像信息对步骤S4获得的太赫兹图像进行修正，对待测样品中的异物进行识别。
7.根据权利要求6所述的基于太赫兹波谱成像技术的肉制品异物在线检测系统进行异物检测的方法，其特征在于：所述待测物为片状或块状畜禽加工肉。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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