专利名称：一种食醋品质数字化检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调味品质量和安全数字化控制领域，特指食醋色泽、香味、滋味、体态数字化表征的方法及装置，用于食醋质量和安全的自动化检测和控制。
背景技术：
食醋是日常生活中不可缺少的调味品。由于加工原料及加工工艺的不同，各种食醋的味道和品质也各不相同。中国有几十个种类的食醋，其中，“山西老陈醋”、“镇江香醋”、“四川保宁醋”、“浙江玫瑰香醋”和“福建红曲老醋”因品质可靠及独特的风味，被称为中国五大名醋。但是，目前中国的食醋质量和安全控制比较粗放，基本上以人工感官评定为主。如合格山西陈醋的评定标准为“色泽棕红色至红褐色；香气纯正柔和、陈香浓郁；滋味食而绵酸，口感醇厚，酸甜适口，微鲜；体态较浓稠，澄清”；而合格镇江香醋的评定标准为“色泽深褐色或红棕色，有光泽；香气香气浓郁；滋味口味柔和，酸而不涩，香而微甜，醇 厚味鲜；体态纯净，无悬浮物，无杂质，允许有微量沉淀”;两者在感官评定的标准并没有明显差别，尤其是可以量化的标准。此外，感官审评也存在较大的局限性首先，感官审评是一种主观行为，需要一个长期的有一致性训练和经验获取过程。通常情况下，一个稳定、可靠的感官评定专家的培训需要长期的过程，难以满足食醋企业规模化生产质量和安全的需要；其次，评审专家受主客观因素干扰较大。即使训练有素的高级审评专家，他们感觉器官的灵敏度也受到经验、性别、精神状态、身体状况甚至地域环境等因素的干扰而改变，从而影响感官审评结果的准确性。化学分析方法是对几个主要化学成分进行的分析，是控制食醋品质的另一种方法，但这种方法也有较大局限。首先，不同品种、不同品质食醋之间的化学成分均以各种酸为主，并没有显著差别，通过化学分析区分不同品质食醋有一定困难；其次，食醋作为一种调味品，仅通过对几个主要化学成分的分析，不能完整表达其品质和香味信息，一些微量化学成分，却对调味品的最后风味成型有决定性的作用。因此，能有一种客观、可量化、从整体上反映食醋风味和品质的方法，成为目前食醋的品质和安全控制领域中的迫切需求。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术中食醋品质以人工感官评定以及化学分析方法评定所存在较大局限的不足，提供一种食醋风味和品质数字化表征方法及装置，该方法可从色泽、香气、滋味和体态上客观表征食醋的风味和品质，该装置可实时采集和分析食醋的色泽、香气、滋味和体态等品质信息。本发明食醋品质数字化检测装置采用的技术方案是包括放置在输送带上表面上并可随输送带向前运行的盛有食醋样品的透明的样品容器，在样品容器向前运动所经过的位置处依次设置食醋色泽和体态信息获取部件、食醋香气信息获取部件以及食醋滋味信息获取部件；食醋色泽和体态信息获取部件包括光照箱以及设于光照箱中的光源和摄像头；食醋香气信息获取部件包括气体采集室以及均固定位于气体采集室中的微焦距摄像头和可视化传感器阵列，微焦距摄像头正对可视化传感器阵列；食醋滋味信息获取部件包括滋味采集室和固定设在滋味采集室中的滋味传感器，滋味传感器由甜、咸、酸、苦、涩5个专用型滋味传感器和5个交叉敏感滋味传感器组成；摄像头、微焦距摄像头、滋味传感器分别连接采集卡，采集卡连接计算机。本发明食醋品质数字化检测装置的检测方法的技术方案是采用如下步骤:A、输送带带着盛有食醋样品的样品容器向前运行经过食醋色泽和体态信息获取部件的光照箱中，摄像头采集食醋样品色泽和体态信息，样品色泽和体态信息经采集卡传输至计算机；B、样品容器继续向前运行经过食醋香气信息获取部件的气体采集室中，由微焦距摄像头采集嗅觉可视化传感器阵列中色敏材料的颜色变化得到样品香气信息，样品香气信息经采集卡传输至计算机；C、样品容器又继续向前运行经过食醋滋味信息获取部件的滋味采集室中，将 滋味传感器伸入样品容器中获取样品滋味信息，样品滋味信息经采集卡传输至计算机；D、将样品色泽和体态信息、香气信息、滋味信息相融合成一个数据矩阵，通过主成分分析从数据矩阵中提取主成分因子作为判别模型的输入向量，采用人工神经网络算法建立其与专业人员评审的该食醋样品等级之间的多变量回归模型；根据所建模型即可得到待测食醋风味和品质数字化的信息。上述样品色泽和体态信息是图像色调、明度、饱和度分量的均值和方差，香气信息是色敏材料的红绿蓝分量颜色差值转换成的数据矩阵，滋味信息是每介滋味传感器(12)所测值的均值、最大值、斜率，并转换成数据矩阵；分别赋予色泽和体态信息、香气信息和滋味信息三种信息20%、40%和40%的权重，融合这三种信息。本发明采用上述技术方案后具有以下有益效果
I、本发明提供了一种食醋风味和品质的客观、数字化表征方法，保证了食醋风味和品质的客观、准确、量化表征。2.本发明从色泽、形态、香气和滋味整体表征食醋的风味，保证了食醋风味表征的整体性和完整性，可更准确地表征食醋风味的原始信息。3.本发明提供了柔性技术，不仅可以数字化表征食醋的风味和品质。此外，还可以根据受检物料更换软件模型，可量化表征其它如白酒、茶叶等风味和品质。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明；
图I是本发明的食醋品质数字化检测装置的结构框架 图I中1.样品容器；2.活动式容器盖；3.支撑托架；4.输送带；5.光照箱；6.光源；
7.摄像头；8.气体采集室；9.微焦距摄像头；10.嗅觉可视化传感器阵列；11.滋味采集室；
12.滋味传感器；13.采集卡；14.计算机。图2是本发明的食醋品质数字化检测方法的流程图。
具体实施例方式如图I所示，本发明提供的食醋品质数字化表征装置包括样品容器I、输送带4、食醋色泽和体态信息获取部件、食醋香气信息获取部件以及食醋滋味信息获取部件。其中，输送带4连接在支撑托架3上，并沿支撑托架3运动。样品容器I为透明的容器，放置在输送带4上表面上，样品容器I可随着输送带4向前运动。样品容器I中盛有食醋样品，食醋样品是不同等级的样品。在样品容器I的上口处安装活动式容器盖2。在样品容器I向前运动所经过的位置处依次设置了食醋色泽和体态信息获取部件、食醋香气信息获取部件以及食醋滋味信息获取部件。其中，食醋色泽和体态信息获取部件包括光照箱5、光源6和摄像头7，光源6和摄像头7安装在光照箱5中，光源6为LED光源，样品容器I向前运动过程中经过光照箱5中，光源6和摄像头7均面对着经过的样品容器I。食醋香气信息获取部件包括气体采集室8、微焦距摄像头9和可视化传感器阵列10，微焦距摄像头9和嗅觉可视化传感器阵列10均固定位于气体采集室8中，使微焦距摄像头9正对可视化传感器阵列10。样品容器I向前运动过程中经过气体采集室8中。食醋滋味信息获取部件包括滋味采集室11和滋味传感器12，滋味采集室11内固定安装滋味传感器12，滋味传感器12由甜、咸、酸、苦、涩5个专用型滋味传感器和5个交叉敏感滋味传感器组成。样品容器I向前运动过程中经过滋味采集室11中。
将摄像头7、微焦距摄像头9、滋味传感器12分别连接采集卡13，采集卡13连接计算机14。如图2所示，图I所示的装置在检测食醋品质时，先由输送带4在支撑托架3上运行，带有活动式容器盖2的样品容器I承载食醋样品在输送带4上随着支撑托架3往前运行，根据样品测试的需要打开或闭合活动式容器盖2。样品容器I首先经过食醋色泽和体态信息获取部件，当样品容器I传输至光照箱5中时，光照箱5中的光源6照射透明的样品容器1，根据接收通过食醋样品的光信息，摄像头7采集样品容器I中的食醋样品色泽和体态信息，并将食醋样品色泽和体态信息经采集卡13后输送到计算机14进行分析。样品容器I继续向前传输，经过食醋香气信息获取部件，当样品容器I传输至气体采集室8中时，开启活动式容器盖2，在气体采集室8中通过嗅觉可视化传感器10与食醋的挥发性气体反应，通过微焦距摄像头9采集嗅觉可视化传感器阵列10中色敏材料的颜色变化，并将微焦距摄像头9获取的食醋香气信息的模拟信号传输至采集卡13中，经采集卡13将信号转换后再传输至计算机14。食醋香气信息采集结束后关闭活动式容器盖2，使输送带4带动样品容器I继续前行，进行下一个信息采集。样品容器I向前经过食醋滋味信息获取部件，当样品容器I传输至滋味采集室11中时，开启活动式容器盖2,将滋味传感器12伸入样品容器11中，即将5个分别为甜、咸、酸、苦、涩专用型滋味传感器和5个交叉敏感滋味传感器伸入样品容器中，获取样品滋味信息后取出滋味传感器12并关闭活动式容器盖2，滋味传感器12将样品滋味信息经采集卡13后再输送到计算机14进行分析。采集卡13将摄像头7、微焦距摄像头9和滋味传感器12所传输的模拟信号转化为数字信号(A/D转换)输入计算机14，计算机14采用多线程软件获取传感器数字信号，分别提取摄像头7所获取的食醋图像色调、明度、饱和度(HIS)分量的均值和方差，作为食醋的色泽体态信息；提取微焦距摄像头9所获取的嗅觉可视化传感器与食醋反应图像信息，分别计算传感器图像中每个色敏材料的红绿蓝(RGB)分量颜色差值并转换成数据矩阵，作为食醋的香气信息；提取每个滋味传感器12所测值的均值、最大值、斜率，转换成数据矩阵作为食醋的滋味信息。分别赋予食醋色泽体态、香气和滋味20%、40%和40%的权重，将三方面信息融合，作为获取食醋品质的综合信息。
对于食醋样品，本发明将建立食醋品质数字化表征的数据库。从食醋厂获取食醋样品，每个食醋样品都经过以上步骤采集其色泽、体态、香气、滋味信息并融合，形成一个数据矩阵，通过主成分分析从数据矩阵中提取与食醋品质相关的主成分因子，作为判别模型的输入向量，采用人工神经网络算法建立其与专业人员评审的该食醋样品等级之间的多变量回归模型，该建模方法为常规步骤。分别获取各种等级食醋样品品质相关的传感器信息，并建立判别其品质的人工神经网络数学模型，即可建立食醋品质数字化表征的数据库。对于一个新的待测食醋样品，通过上述步骤采集其传感器信息，并根据数据库中所建立的模 型，即可得到新的待测食醋风味和品质数字化的信息，根据测定结果可对食醋进行等级标定。
权利要求
1.一种食醋品质数字化检测装置，包括放置在输送带(4)上表面上并可随输送带(4)向前运行的盛有食醋样品的透明的样品容器(I)，其特征是；在样品容器(I)向前运动所经过的位置处依次设置食醋色泽和体态信息获取部件、食醋香气信息获取部件以及食醋滋味信息获取部件；食醋色泽和体态信息获取部件包括光照箱(5)以及设于光照箱(5)中的光源(6)和摄像头(7);食醋香气信息获取部件包括气体采集室(8)以及均固定位于气体采集室(8)中的微焦距摄像头(9)和可视化传感器阵列(10)，微焦距摄像头(9)正对可视化传感器阵列(10);食醋滋味信息获取部件包括滋味采集室(11)和固定设在滋味采集室(11)中的滋味传感器(12 )，滋味传感器(12 )由甜、咸、酸、苦、涩5个专用型滋味传感器和5个交叉敏感滋味传感器组成；摄像头(7)、微焦距摄像头(9)、滋味传感器(12)分别连接采集卡(13)，采集卡(13)连接计算机(14)。
2.根据权利要求I所述的一种食醋品质数字化检测装置，其特征是；在样品容器(I)的上口处设置活动式容器盖(2 )。
3.—种如权利要求I所述的食醋品质数字化检测装置的检测方法，其特征是采用如下 步骤 A、输送带(4)带着盛有食醋样品的样品容器(I)向前运行经过食醋色泽和体态信息获取部件的光照箱(5)中，摄像头(7)采集食醋样品色泽和体态信息，样品色泽和体态信息经采集卡(13)传输至计算机(14); B、样品容器(I)继续向前运行经过食醋香气信息获取部件的气体采集室(8)中，由微焦距摄像头(9)采集嗅觉可视化传感器阵列(10)中色敏材料的颜色变化得到样品香气信息，样品香气信息经采集卡(13)传输至计算机(14); C、样品容器(I)又继续向前运行经过食醋滋味信息获取部件的滋味采集室(11)中，将滋味传感器(12)伸入样品容器(11)中获取样品滋味信息，样品滋味信息经采集卡(13)传输至计算机(14); D、将样品色泽和体态信息、香气信息、滋味信息相融合成一个数据矩阵，通过主成分分析从数据矩阵中提取主成分因子作为判别模型的输入向量，采用人工神经网络算法建立其与专业人员评审的该食醋样品等级之间的多变量回归模型；根据所建模型即可得到待测食醋风味和品质数字化的信息。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征是样品色泽和体态信息是图像色调、明度、饱和度分量的均值和方差，香气信息是色敏材料的红绿蓝分量颜色差值转换成的数据矩阵，滋味信息是每介滋味传感器(12)所测值的均值、最大值、斜率，并转换成数据矩阵；分别赋予色泽和体态信息、香气信息和滋味信息三种信息20%、40%和40%的权重，融合这三种信息。
5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征是当样品容器(I)传输至光照箱(5)、气体采集室(8 )和滋味采集室(11)中时，开启活动式容器盖(2 )。
全文摘要
本发明公开一种食醋品质数字化检测方法及装置，包括放置在输送带上表面上并可随输送带向前运行的盛有食醋样品的透明的样品容器，在样品容器向前运动所经过的位置处依次设置食醋色泽和体态信息获取部件、食醋香气信息获取部件以及食醋滋味信息获取部件，分别采集到色泽和体态信息、香气信息、滋味信息，将三种信息相融合成一个数据矩阵，通过主成分分析从数据矩阵中提取主成分因子作为判别模型的输入向量，采用人工神经网络算法建立其与专业人员评审的该食醋样品等级之间的多变量回归模型；根据所建模型即可得到待测食醋风味和品质数字化的信息，本发明保证了食醋风味和品质的客观、准确、量化表征，保证了食醋风味表征的整体性和完整性。
文档编号G01N33/02GK102721793SQ201210188589
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者林颢, 毕夏坤, 赵杰文, 邹小波, 陈全胜 申请人:江苏大学