一种基于激光成像技术的猪肉新鲜度的快速检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种针对猪肉新鲜度的快速检测新方法，特指基于激光成像技术的猪 肉新鲜度的快速检测新方法。
【背景技术】
[0002] 肉类含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质等，可提供给人体丰富的营养物质，是人类 膳食结构的重要组成部分。随着人民生活水平的提高，猪肉消费量逐渐增加，占消费总量的 65%~70%，是肉类生产和消费的主体。猪肉在胆藏、运输、加工中易受到酶、微生物等作 用，发生腐败变质，导致品质下降。食用不新鲜或变质的肉不仅不能满足人们口感和营养的 需求，还会危害人们健康，引起疾病。因此，检测猪肉新鲜度具有重要的公共卫生学意义。
[0003]猪肉新鲜度是关于猪肉的风味、滋味、色泽、质地、口感和微生物等卫生标准的综 合评价，它可W综合反映产品营养性、安全性、嗜好性的可靠程度。当前，猪肉新鲜度检测主 要包括感官检测、理化检测、微生物检测等。感官检测具备快速、无损的特点，但是检测结果 易受检测人个人因素的影响，稳定性差。理化检测与微生物检测准确性较高，但是检测过程 费时费力，不适用于加工业实时大批量检测使用。
[0004]猪肉腐败过程中物质成分和肌纤维的结构发生变化，导致其对光的吸收系数、散 射系数发生变化，因此可采用光学透射和散射的方法对猪肉新鲜度进行检测。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术在工业实时大批量检测应用中的不足，提供一种快 速无损的猪肉新鲜度检测新方法。
[0006]本发明通过激光成像系统采集猪肉样本的散射纹理图像，该图像不仅能够反映猪 肉的外观品质信息，还能够反映猪肉的内部结构信息。首先提取纹理图像的感兴趣区域 (R0I)，然后提取R0I的同屯、圆平均灰度和方差特征（反映猪肉的内部结构信息）W及散射 纹理特征Vi、V2、V3、V4(反映猪肉的外观品质信息），最后采用化学计量学方法建立猪肉新 鲜度的分类鉴别模型。对同类待测样本通过相应的图像采集和特征提取，再用建立的相应 模型来鉴别该样本种类。
[0007]本发明的技术方案通过W下方法实现：
[0008]本发明所述的一种基于激光成像技术的猪肉新鲜度的快速检测方法，具体操作步 骤如下：
[0009] 步骤1，猪肉样本的制备：将新鲜猪肉切成大小、厚度一致的样本，存放于4°C冰箱 保存；
[0010] 步骤2,猪肉纹理图像的采集：在激光成像系统中，选用可见光波段的激光发射 器，垂直照射猪肉样本，利用相机采集猪肉样本的纹理图像；
[0011] 步骤3,提取纹理图像的感兴趣区域，然后提取感兴趣区域同屯、圆平均灰度值与方 差特征W及散射纹理特征Vl、V2、V3、V4,W此作为猪肉新鲜度等级的分类依据；
[0012] 步骤4,分类预测模型的建立和评价：采用化学计量学方法建立猪肉新鲜度的分 类模型，并运用该模型实现同类未知新鲜度等级的猪肉样本的分类。
[0013] 进一步，步骤2中，所述的激光成像系统包括光箱、相机、激光发射器和计算机，其 中相机和激光发射器位于光箱内，且相机通过USB数据传输线与计算机相连。
[0014] 进一步，步骤2中，所述的猪肉纹理图像的采集如下：当激光垂直照射到平板上的 猪肉，一部分光直接穿透猪肉，另一部分光照射在猪肉上发生光学散射现象，透射光和散射 光形成的纹理图像由相机采集传输到计算机。
[0015] 进一步，所述相机的波长响应范围为400-1100nm，所述激光发射器为650nm左右 的点光源，相机镜头到平板的距离与激光发射器到平板的距离根据实验条件而定。
[0016] 进一步，步骤3中，所述的感兴趣区域为纹理图像的光斑区，提取如下：W光斑最 亮点为圆屯、，最亮点到光斑的边缘为半径，所得到的圆形区域即为感兴趣区域。
[0017] 进一步，所述步骤3中，首先是同屯、圆平均灰度值和方差特征的提取：WR0I中屯、 点为圆屯、，向外每隔10像素选取一个环形区域，环形宽度1像素，共14个环形，分别计算每 个环形的平均灰度值和方差，共28个变量；其次是散射纹理特征Vi、V2、V3、V4的提取：试验 采用256级灰度，步长选用系统默认值1，生成方向分别W〇°、45°、90°和135°计算，在 每个生成方向下对纹理图像提取￥1、￥2、乂3、乂4共4个特征参数，获得16个纹理特征参数；因 此，同屯、圆平均灰度值和方差特征及散射纹理特征共计44个特征变量。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 1)所用激光成像系统包括光箱、相机、激光发射器和计算机，其中相机、激光发射 器位于光箱内，且相机通过USB数据传输线与计算机相连。激光发射器的中屯、发射波长为 650nm，选用可见光波段范围内的工业CCD相机进行猪肉纹理图像的采集。此法特征在于所 采集的纹理图像为激光发射器投过猪肉发生光学透射和散射现象形成的纹理图像；所述的 猪肉纹理图像的采集如下：当激光发射器垂直照射到平板上的猪肉，一部分光直接穿透猪 肉，另一部分光照射在猪肉上发生光学散射现象，透射光和散射光形成的纹理图像由相机 采集传输到计算机；所提取的同屯、圆平均灰度和方差特征反映了猪肉的内部结构特征，散 射纹理特征Vi、V2、V3、V4反映了猪肉的外观品质特征。
[0020] 2)本发明提供的一种基于激光成像技术的猪肉新鲜度的快速检测方法，对拍摄得 到的激光散射图像进行特征提取，提取R0I的同屯、圆平均灰度和方差特征，W反映猪肉的 外观品质，同时分别提取0°、45°、90°和135°四个生长方向的纹理特征Vi、V2、V3、V4， W反映猪肉的内部结构特征；与现有常规检测技术相比，样本无需复杂的前处理，检测速度 快，操作简单方便，Ξ种不同新鲜度等级的猪肉得到很好的区分，少部分样本之间有交叉， 识别率达到90%，鉴别准确率高；结果表明，利用本发明的方法可W用于猪肉新鲜度的快 速检测。
[0021] 3)本发明的检测结果不易受检测人个人因素的影响，稳定性非常好。
【附图说明】
[0022] 图1是实例的激光成像系统的结构示意图；
[0023]图2是实例所采集的猪肉不同新鲜度等级的纹理图像；
[0024] 图3是实例的猪肉纹理图像的同屯、圆特征区域；
[0025] 图4是实例采用线性判别分析的分类鉴别结果。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。
[0027] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0028] 本发明对肉品新鲜度的快速检测具有通用性，但肉品种较多，本发明只选取了猪 肉新鲜度检测为实施实例，其他肉品的检测可W参考该实施实例的方法。
[0029] 实例根据评价猪肉新鲜度的两个重要指标，挥发性盐基氮（TVB-N)和细菌总数 (TVC)随时间的变化，表明猪肉在4°C冰箱中第一天为新鲜的，第Ξ天为次新鲜的，第五天 为变质肉。W下结合附图详细描述该实例的实施步骤：
[0030] (1)猪肉样本制备：
[003。 将新鲜猪肉切成5cmX4cmX1cm(长X宽X厚）片状，新鲜猪肉切成大小、厚度 一致的样本，分别置于培养皿，并存放于4Γ冰箱中。
[0032] 似猪肉纹理图像的采集：
[0033] 激光成像系统的结构如图1所示，包括光箱、激光发射器2、相机1和计算机3,其 中相机1和激光发射器2位于光箱内，激光发射器所需的