专利名称：不规则形状肉异物检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于食品异物无损检测技术领域，具体是一种不规则形状肉异物检测系统。
背景技术：
食品异物一般性无损检测技术，就是在不破坏待测物原来的状态、化学性质等前提下，为了获取与待测物的品质有关的内容、性质或物理成分等所采用的检查方法。采用无损检测技术对食品异物检测，检测速度快，适于大规模产业化生产的在线检测和分级。根据检测技术的差异以及被检测对象的不同，食品异物的检测方法主要分为三类第一类是食品加工行业中最常用的磁学金属检测方法。第二类是根据形状或颜色来检测松散产品中混合的异物，主要是依靠光学检测技术，检验只能依据食品表面特征，检测对象有局限性。第三类是通过异物和部分穿透食品的电磁光谱的相互作用来发现混杂在食品中异物的检测技术，针对食品中出现的不同异物类型，有不同的检测技术。其中，X射线检测技术的产品技术优势主要是图像处理的实时性好和图像的检测精度高。但目前X射线食品异物检测技术迫切需要解决的主要问题有食品异物检测系统关键核心硬软件设备需要进口，企业技术开发人员少，形成自主知识产权的核心专利技术的设备少，为占领市场份额只能采用性能低造价便宜的硬软件设备。食品异物检测仅通过X射线单一技术手段实现，还没有研究从声、光、电等技术角度综合获取异物信息，提高检测精度。肉类食品的不安全因素主要来自生物性、化学性、物理性的污染。物理性的污染对食品来说主要是异物的存在，目前肉类生产企业大规模使用机械进行屠宰、加工，对肉本身的自有金属、骨头、玻璃等异物不可能做到完全分离；在自动化生产过程中机器零件磨损可能造成掉屑等问题，这些金属的碎屑不仅影响产品的口味和品质，而且含有铅、贡等多种有害物质；另外由于动物本身误食杂质，杂质嵌在动物体内，在食品生产过程中难以清理。 由于碎屑和杂质体积小，很难用肉眼发现，因此非常容易被消费者误食，直接威胁消费者健康。现有技术中，对于规则形状的食品，食品X射线的图像灰度值相近，X射线吸收异物的能量比异物周围区域食品吸收多，使得X射线灰度图像中，异物的灰度值与周围食品的灰度值差异较大，可精确、快速的检测到食品异物。而不规则形状的食品在X射线下受到厚度差异的影响，不同厚度引起图像灰度差异，而异物的图像灰度受到食品形状的影响，需要采用复杂的图像算法解决。以及目前的方法对异物在厚度不均勻的肉中检测非常容易出现误判
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种肉异物检测系统，具体技术方案如下一种肉异物检测系统，包括传送单元、图像采集单元、图像处理单元和控制单元； 所述控制单元控制传送单元、图像采集单元和图像处理单元的工作；图像采集单元对传送单元上的肉的进行图像采集，图像采集单元输出的图像信号由图像处理单元处理；所述图像采集单元包括激光图像采集装置和X射线图像采集装置，激光图像采集装置和X射线图像采集装置分别对传送单元上同一肉对象进行图像采集；所述激光图像采集装置包括激光器和对称分布在激光器左右两侧的两个激光CCD 相机；激光器投射垂直的线结构光源到被测肉上；两个激光CCD相机的镜头指向光源在被测肉上的投影位置，采集被测肉的激光图像；所述X射线图像采集装置包括X射线发生器和X射线CXD相机；X射线发生器和 X射线CCD相机分别设在被测肉的上、下方，X射线发生器从被测肉上方竖直向下发出X射线，X射线CCD相机在被测肉下方采集被测肉的X射线图像；所述传送单元在激光图像采集装置所在位置以及X射线图像采集装置所在位置都设有触发装置，图像采集单元和图像采集单元依此触发信号进行图像采集和处理。按照所述传送单元上的肉的运动方向，激光图像采集装置和X射线图像采集装置一前一后分布，激光图像采集装置和X射线图像采集装置的前后次序任意排列。所述激光C⑶相机是高速千兆网C⑶相机；所述X射线C⑶相机是面阵CXD相机。对激光图像采集装置得到的图像进行处理是，把激光图像的三维轮廓的高度信息即肉厚度用灰度值来表示，图像三维降维为二维含有厚度信息的灰度图像，再基于灰度拼合两个激光图像，具体步骤包括1)将激光肉曲线与激光平面参考曲线的梯度差作为肉厚度信息，保存为激光图像肉厚度曲线；每个激光CCD相机采集的多帧激光肉厚度曲线按采集次序组合为一幅激光图像；2)将左右两侧的激光CXD相机采集的两幅激光图像都统一到同一个坐标下；3)对于在同一坐标下的左右两侧的激光CXD相机采集的激光图像，把二者拼合到一个激光图像中，形成被测肉完整激光图像。对被测肉的X射线图像和完整的激光图像进行处理是，先通过对标定物进行配准，得到仿射变换参数后，再用仿射变换参数将肉图像进行配准，具体步骤包括1)对采集标定物的X射线图像和完整的激光图像进行预处理，抑制图像噪声点的干扰2)对完整的激光图像边缘修正3)对标定物X射线图像和完整的激光图像的特征提取及粗匹配3-1)通过Hessian矩阵求取两类图像的特征点候选集合，提取特征点；3-2)对特征点局部特征用向量形式描述；3-3)对两图像的特征向量和特征点分别进行两两比较，找出相互匹配的若干对特征点，建立两图像间的对应关系；4)对标定物X射线图像和完整的激光图像的精确配准用互信息表示的相似性测度对两图像进行精确配准，通过对完整的激光图像寻找一个仿射变换即旋转参数和平移参数，该仿射变换后对应的X射线图和激光图像的互信息最大，此时X射线图像和完整的激光图像实现精确配准。5)用仿射变换参数对X射线肉图像和激光肉图像进行配准。所述X射线图像采集装置包括影像增强器，影像增强器设置在被测肉和X射线CXD 相机之间。所述激光图像采集装置的左右两侧的激光CCD相机的镜头轴线与激光器的线结构光线源所成角度都是30度。与现有技术相比，本技术方案可以实现非接触式的肉类检测，也可以扩展到其它食品检测，适用于自动化生产线。
图1是本实施例原理示意图；图2是本实施例的X射线图像采集装置原理示意图，图中，X射线发生器1、被测肉 2、影像增强器3、CXD相机4、计算机5 ；图3是本实施例的激光图像采集装置原理示意图，图中，被测肉2、激光器6、左 (XD7、右(XD8、箭头为被测肉运动方向。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步说明参考图1，一种肉异物检测系统，包括传送单元、图像采集单元、图像处理单元和控制单元；所述控制单元控制传送单元、图像采集单元和图像处理单元的工作；图像采集单元对传送单元上的肉的图像进行采集，图像采集单元输出的图像信号由图像处理单元处理；所述图像采集单元包括激光图像采集装置和X射线图像采集装置，激光图像采集装置和X射线图像采集装置分别对传送单元上同一肉进行图像采集；参考图3，所述激光图像采集装置包括激光器和对称分布在激光器左右两边的两个CCD相机；激光器投射垂直的线结构光源到被测肉上；两个CCD相机的镜头指向光源在被测肉上的投影位置，采集被测肉的激光图像；参考图2，所述X射线图像采集装置包括X射线发生器和CXD相机；X射线发生器和CCD相机分别设在被测肉的上、下方，X射线发生器从被测肉上方竖直向下发出X射线， CCD相机在被测肉下方采集被测肉的X射线图像；所述传送单元在激光图像采集装置所在位置以及X射线图像采集装置所在位置都设有触发装置，图像采集单元和图像采集单元依此触发信号进行图像采集和处理。本例中，控制单元采用PLC控制系统，图像处理单元是计算机；传送单元采用传送带装置，PLC控制系统控制驱动电机带动传送带的工作，被测肉装在托盘上，托盘在传送带上；触发装置是行程开关，行程开关由托盘触发，行程开关的输出信号传给PLC，PLC 输出控制信号给计算机，控制图像采集单元和计算机对相应托盘上的肉进行图像采集和处理。按照所述传送单元上的肉的运动方向，激光图像采集装置和X射线图像采集装置一前一后分布，激光图像采集装置和X射线图像采集装置的前后次序任意排列(即可以是激光图像采集装置在前，也可以是X射线图像采集装置在前)，本例中，激光图像采集装置在前，X射线图像采集装置在后。所述激光图像采集装置的CXD相机是高速千兆网CXD相机；所述X射线图像采集装置的CXD相机是面阵CXD相机。对激光图像采集装置得到的图像进行处理，步骤包括1)将激光肉曲线(即激光照射在肉表面所成曲线)与激光平面参考曲线(即传送单元上肉所在位置的平面)的梯度差作为肉厚度信息，保存为激光图像肉厚度曲线；每个 CCD相机采集的多帧激光肉厚度曲线按采集次序组合为一幅激光图像；2)将左右CXD相机采集的两幅激光图像都统一到同一个坐标下；3)对于在同一坐标下的左右CXD相机采集的激光图像，把二者拼合到一个激光图像中，形成被测肉的完整的激光图像。对被测肉的X射线图像和完整的激光图像进行处理，步骤包括1)对采集到的X射线图像和完整的激光图像进行预处理，抑制图像噪声点的干扰2)对完整的激光图像边缘修正:3)X射线图像和完整的激光图像的特征提取及粗匹配3-1)通过Hessian矩阵求取两类图像的特征点候选集合，提取特征点；3-2)对特征点局部特征用向量形式描述，得到特征向量；3-3)对两图像的特征向量和特征点分别进行两两比较，找出相互匹配的若干对特征点，建立两图像间的对应关系；4)X射线图像和完整的激光图像的精确配准用互信息表示的相似性测度对两图像进行精确配准，通过对完整的激光图像寻找一个仿射变换即旋转参数和平移参数，该仿射变换对应的X射线图和激光图像的互信息最大，此时X射线图像和完整的激光图像实现精确配准。参考图2，所述X射线图像采集装置包括影像增强器，影像增强器设置在被测肉和 C⑶相之间。影像增强器可以选用东芝产的E5881J-P1影像增强器。参考图3，所述激光图像采集装置的左右CCD相机的镜头轴线与激光器的线结构光线源所成角度都是30度。
权利要求
1.一种不规则形状肉异物检测系统，其特征是包括传送单元、图像采集单元、图像处理单元和控制单元；所述控制单元控制传送单元、图像采集单元和图像处理单元的工作；图像采集单元对传送单元上的肉的进行图像采集，图像采集单元输出的图像信号由图像处理单元处理；所述图像采集单元包括激光图像采集装置和X射线图像采集装置，激光图像采集装置和X射线图像采集装置分别对传送单元上同一肉对象进行图像采集；所述激光图像采集装置包括激光器和对称分布在激光器左右两侧的两个激光CCD相机；激光器投射垂直的线结构光源到被测肉上；两个激光CCD相机的镜头指向光源在被测肉上的投影位置，采集被测肉的激光图像；所述X射线图像采集装置包括X射线发生器和X射线CXD相机；X射线发生器和X射线CCD相机分别设在被测肉的上、下方，X射线发生器从被测肉上方竖直向下发出X射线，X 射线CCD相机在被测肉下方采集被测肉的X射线图像；所述传送单元在激光图像采集装置所在位置以及X射线图像采集装置所在位置都设有触发装置，图像采集单元和图像采集单元依此触发信号进行图像采集和处理。
2.根据权利要求1所述的不规则形状肉异物检测系统，其特征是按照所述传送单元上的肉的运动方向，激光图像采集装置和X射线图像采集装置一前一后分布，激光图像采集装置和X射线图像采集装置的前后次序任意排列。
3.根据权利要求1所述的不规则形状肉异物检测系统，其特征是所述激光CCD相机是高速千兆网CXD相机；所述X射线CXD相机是面阵CXD相机。
4.根据权利要求1所述的不规则形状肉异物检测系统，其特征是对激光图像采集装置得到的图像进行处理是，把激光图像的三维轮廓的高度信息即肉厚度用灰度值来表示，图像三维降维为二维含有厚度信息的灰度图像，再基于灰度拼合两个激光图像，具体步骤包括1)将激光肉曲线与激光平面参考曲线的梯度差作为肉厚度信息，保存为激光图像肉厚度曲线；每个激光CCD相机采集的多帧激光肉厚度曲线按采集次序组合为一幅激光图像；2)将左右两侧的激光CCD相机采集的两幅激光图像都统一到同一个坐标下；3)对于在同一坐标下的左右两侧的激光CCD相机采集的激光图像，把二者拼合到一个激光图像中，形成被测肉完整激光图像。
5.根据权利要求1所述的不规则形状肉异物检测系统，其特征是对被测肉的X射线图像和完整的激光图像进行处理是，先通过对标定物进行配准，得到仿射变换参数后，再用仿射变换参数将肉图像进行配准，具体步骤包括1)对采集标定物的X射线图像和完整的激光图像进行预处理，抑制图像噪声点的干扰2)对完整的激光图像边缘修正3)对标定物X射线图像和完整的激光图像的特征提取及粗匹配3-1)通过Hessian矩阵求取两类图像的特征点候选集合，提取特征点；3-2)对特征点局部特征用向量形式描述；3-3)对两图像的特征向量和特征点分别进行两两比较，找出相互匹配的若干对特征点，建立两图像间的对应关系；4)对标定物X射线图像和完整的激光图像的精确配准用互信息表示的相似性测度对两图像进行精确配准，通过对完整的激光图像寻找一个仿射变换即旋转参数和平移参数，该仿射变换后对应的X射线图和激光图像的互信息最大，此时X射线图像和完整的激光图像实现精确配准。5)用仿射变换参数对X射线肉图像和激光肉图像进行配准。
6.根据权利要求1所述的不规则形状肉异物检测系统，其特征是所述X射线图像采集装置包括影像增强器，影像增强器设置在被测肉和X射线CXD相机之间。
7.根据权利要求1所述的不规则形状肉异物检测系统，其特征是所述激光图像采集装置的左右两侧的激光CCD相机的镜头轴线与激光器的线结构光线源所成角度都是30度。
全文摘要
一种不规则形状肉异物检测系统，包括传送单元、图像采集单元、图像处理单元和控制单元；所述控制单元控制传送单元、图像采集单元和图像处理单元的工作；图像采集单元对传送单元上的肉的进行图像采集，图像采集单元输出的图像信号由图像处理单元处理；所述图像采集单元包括激光图像采集装置和X射线图像采集装置，激光图像采集装置和X射线图像采集装置分别对传送单元上同一肉对象进行图像采集。与现有技术相比，本技术方案可以实现非接触式的肉类检测，也可以扩展到其它食品检测，适用于自动化生产线。
文档编号G01N21/94GK102331430SQ20111017075
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者汪希伟, 洪冠, 缑斌丽, 袁成荣, 赵茂程 申请人:南京林业大学