基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备及检测方法，基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备包括计算机、载物台、电机、转盘、CCD黑白摄像机、白光源和多个窄带滤光片，多个窄带滤光片的可见光光谱波段不同，所述转盘上绕轴线设置有多个通孔，每个所述通孔中设置有所述窄带滤光片，所述转盘设置在所述电机的转轴上，所述载物台位于所述CCD黑白摄像机的下方，所述转盘位于所述载物台和所述CCD黑白摄像机之间，所述白光源的照射方向朝向所述载物台；所述电机和所述CCD黑白摄像机与所述计算机连接。实现提高基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备的检测准确性和检测效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及厨房料理设备，尤其涉及一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备及检测方法。
技术介绍
近年来，食品欺诈行为越来越受到消费者、食品生产者及食品监管部门的重视。由于不同肉类价格差异大，在经济利益的驱动下，存在向高价值肉类中掺杂低价值肉类的食品欺诈行为，比如说在猪肉糜中掺杂鸡肉用于火腿的生产，在牛肉中掺杂猪肉、内脏或其他肉类蛋白，在经检疫的安全肉品中掺杂不经检疫的水貂肉、狐狸肉等。这些肉类掺杂的食品欺诈行为，不仅带来了食品质量和安全问题，损害消费者利益和健康，而且因穆斯林忌食猪肉等问题，同样会带来民族及宗教问题。中国专利号201610168547.1公开了一种基于二维相关红外光谱的掺杂肉糜定性定量检测方法，具体为：计算各已知掺杂水平的肉糜样品到纯肉糜样品二维相关光谱间的欧氏距离作为组间距离；再对，待检测样品与所述纯肉糜样品二维相关光谱间的欧氏距离作为未知距离；观察未知距离与组内距离和所有组间距离间差异显著性水平判断取待测样品是否掺杂及掺杂水平。由上可知，由于根据肉糜样品的中红外光谱来计算二维相关光谱间的欧氏距离，在实际操作过程中，单一采集的中红外光谱容易受外界因素影响而导致检测结果不准确；同时，不同肉类的对光线的吸收特性不同（例如：猪肉的颜色为红色、鸡肉的颜色为白色对红外线的吸收特性不同），在标准纯肉糜的检测准确性上也存在差异，也将导致最终检测结果的准确性下降；并且，在实际检测过程中，根据多种纯肉的肉糜的检测结果来计算待检测样品肉糜的掺杂水平，计算过程繁琐，不能实现工业生产的快速检测要求。如何设计一种检测准确性高且检测速度快的肉糜掺杂检测方案是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备及检测方法，实现提高基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备的检测准确性和检测效率。本专利技术提供的技术方案是，一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备，包括计算机、载物台、电机、转盘、CCD黑白摄像机、白光源和多个窄带滤光片，多个窄带滤光片的可见光光谱波段不同，所述转盘上绕轴线设置有多个通孔，每个所述通孔中设置有所述窄带滤光片，所述转盘设置在所述电机的转轴上，所述载物台位于所述CCD黑白摄像机的下方，所述转盘位于所述载物台和所述CCD黑白摄像机之间，所述白光源的照射方向朝向所述载物台；所述电机和所述CCD黑白摄像机与所述计算机连接。进一步的，所述载物台的周围设置有多个所述白光源，多个所述白光源形成无影灯。本专利技术还提供一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测方法，采用上述基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备，其中，n为基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备中窄带滤光片的数量，第i个窄带滤光片对应的滤光波长为λi，而i为不大于n的自然数；具体方法包括：标准设定模式和样品检测模式；标准设定模式为，针对第一类肉和第二类肉按照100:0、75:25、50:50、25:75、0:100的质量比例混合搅碎，得到5种不同掺杂比例的肉糜样本，并分别用数值1、2、3、4、5标注掺杂等级，通过基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备对5种掺杂等级肉糜样本进行检测，每个肉糜样本对应获得n个波段的光谱图像，计算每个肉糜样本的n个光谱图像对应的灰度均值Bi，将5种不同掺杂比例的肉糜样本的掺杂等级数值与各样本对应的n个灰度均值Bi在95%的置信区间下，计算皮尔森相关系数R，将皮尔森相关系数R大于0.05的光谱波段的灰度均值Bi剔除，剩下的光谱波段均值Bi利用逐步判别回归分析，找出与掺杂等级关系最紧密的光谱波段并设定为最优光谱波段，并基于最优光谱波段的灰度均值Bi建立掺杂等级的多元线性回归模型；样品检测模式为，第一类肉和第二类肉混合搅碎的检测样品通过最优光谱波段对应的窄带滤光片获得对应的灰度均值Bi，将所得灰度均值Bi带入多元线性回归模型中，若多元线性回归模型计算所得掺杂等级小于1.5，则认为第一类肉中第二类肉的掺杂比例约为0%；若多元线性回归模型计算所得掺杂等级介于1.5与2.5之间，则认为第一类肉中第二类肉的掺杂比例约为25%；若多元线性回归模型计算所得掺杂等级介于2.5与3.5之间，则认为第一类肉中第二类肉的掺杂比例约为50%；若多元线性回归模型计算所得掺杂等级介于3.5与4.5之间，则认为第一类肉中第二类肉的掺杂比例约为75%；若多元线性回归模型计算所得掺杂等级大于4.5，则认为第一类肉中第二类肉的掺杂比例约为100%。进一步的，在计算每种肉糜样本的n个光谱图像对应的灰度均值Bi之前，先利用大津法对每种肉糜样本对应获得n个光谱图像进行图像背景分割。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术提供的基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备及检测方法，通过采用多个窄带滤光片进行多光谱图像采集，并根据皮尔森相关性模型，剔除不相关的光谱波段的灰度均值，将剩下的光谱波段均值利用逐步判别回归分析，找出与掺杂等级关系最紧密的光谱波段，并建立相应的多元线性回归模型，最终利用多元线性回归模型对待检测的肉糜进行快速的掺杂检测，可以有效的解决现有技术中因不同肉对光线的吸收特性不同而造成检测准确性降低的问题，同时，在实际检测过程中，利用多元线性回归模型能够快速的对待检测的样品进行掺杂分析，快速的获得掺杂范围比，而无需精准的计算出具体的掺杂比，可以有效的满足工业生产中对肉糜进行快速检测的要求，实现提高基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备的检测准确性和检测效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备实施例的结构示意图。图2为本专利技术基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备实施例检测的图像灰度图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本实施例基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备包括计算机5、载物台6、电机2、转盘1、CCD黑白摄像机3、白光源4和多个窄带滤光片11，多个窄带滤光片11的可见光光谱波段不同，所述转盘1上绕轴线设置有多个通孔，每个所述通孔中设置有所述窄带滤光片11，所述转盘1设置在所述电机2的转轴上，所述载物台5位于所述CCD黑白摄像机3的下方，所述转盘1位于所述载物台6和所述CCD黑白摄像机3之间，所述白光源4的照射方向朝向所述载物台6；所述电机2和所述CCD黑白摄像机3与所述计算机5连接。具体而言，本实施例基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备采用多个窄带滤光片11获取肉糜的光谱图像，其中，窄带滤光片11的光谱波段采用可见光的波段，例如：采用15个窄带滤光片11，采集15个波段（440nm、460nm、480nm、500nm、520nm、54本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备，其特征在于，包括计算机、载物台、电机、转盘、CCD黑白摄像机、白光源和多个窄带滤光片，多个窄带滤光片的可见光光谱波段不同，所述转盘上绕轴线设置有多个通孔，每个所述通孔中设置有所述窄带滤光片，所述转盘设置在所述电机的转轴上，所述载物台位于所述CCD黑白摄像机的下方，所述转盘位于所述载物台和所述CCD黑白摄像机之间，所述白光源的照射方向朝向所述载物台；所述电机和所述CCD黑白摄像机与所述计算机连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备，其特征在于，包括计算机、载物台、电机、转盘、CCD黑白摄像机、白光源和多个窄带滤光片，多个窄带滤光片的可见光光谱波段不同，所述转盘上绕轴线设置有多个通孔，每个所述通孔中设置有所述窄带滤光片，所述转盘设置在所述电机的转轴上，所述载物台位于所述CCD黑白摄像机的下方，所述转盘位于所述载物台和所述CCD黑白摄像机之间，所述白光源的照射方向朝向所述载物台；所述电机和所述CCD黑白摄像机与所述计算机连接。2.根据权利要求1所述的基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备，其特征在于，所述载物台的周围设置有多个所述白光源，多个所述白光源形成无影灯。3.一种基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-2任一所述的基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备，其中，n为基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备中窄带滤光片的数量，第i个窄带滤光片对应的滤光波长为λi，而i为不大于n的自然数；具体方法包括：标准设定模式和样品检测模式；标准设定模式为，针对第一类肉和第二类肉按照100:0、75:25、50:50、25:75、0:100的质量比例混合搅碎，得到5种不同掺杂比例的肉糜样本，并分别用数值1、2、3、4、5标注掺杂等级，通过基于多光谱成像的肉糜掺杂快速检测设备对5种掺杂等级肉糜样本进行检测，每个肉糜样本对应获得n个波段的光谱图像，计算每个肉糜样本的n个...

【专利技术属性】
技术研发人员：逄滨，刘太联，李爱涛，孙京新，于林宏，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37