一种基于图像与光谱信息融合的肉品在线无损检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于图像与光谱信息融合的肉品在线无损检测装置。包括传送带、光谱采集室、图像采集室、摄像机挂接横梁、成像光源、摄像机、Ｙ型光纤、光谱仪、光谱光源、数据处理ＰＣ、两个光电传感器、电机和传送带支架。通过在线采集肉品的图像与光谱信息，提取表征肉品品质的特征信息，建立基于图像特征的、基于光谱特征的和基于图像与光谱的特征层数据融合的定量预测模型，利用获得的定量预测模型与品质评价体系相结合，建立基于图像与光谱的决策层数据融合模型，对肉品进行在线检测。本实用新型专利技术根据肉品光学特性，利用图像信息和光谱信息的互补性和冗余性，实现肉制品加工过程中原料分级、质量检测，提高生产效率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种针对农畜产品的在线检测装置，特指基于图像和光谱 信息融合的肉品品质在线无损检测装置。技术背景肉及肉制品是人类的主要食物来源之一。随着消费水平的提高，肉类产品 的品质已引起了消费者广泛重视；肉类加工企业为了保证产品的质量，在激烈 的市场竞争中获得较强的竞争力，对原料肉和加工半成品进行品质监测与控制， 对产品进行按质分类定价，以最大化产品的经济价值。 .传统的肉品品质检测是采用人工感观评定方法和化学分析方法。人工感观 评定需要经过专业训练的评价人员，评价结果主观性强，可重复性差，进行大 批量的在线检测劳动强度大；化学分析方法是经过化学方法进行破坏性检测， 步骤繁琐，检测结果依赖操作人员的技术水平与熟练程度，不适用于实际生产 过程中的在线检测。机器视觉技术通过各种成像系统实现信息采集，由计算机利用图像处理技 术来提取和解释采集对象的特征，结合各种模式识别算法，可以对对象进行定 量、定性的描述与分类，在农畜产品品质检测中得到了广泛的应用。利用机器 视觉技术可以对肉品的颜色、纹理分布、形状大小、骨头等指标进行检测，更 进一步的分析处理还可以对肉品的pH值、弹性、嫩度等指标进行检测。光谱分 析技术是一种对农畜产品品质无损检测的有效方法，它利用农畜产品对光的吸 收、散射、反射和透射等特性确定农畜产品品质；利用光谱检测技术可以对肉 类产品的化学组分，pH值，及嫩度等指标进行检测。这类基于农畜产品光学特性的无损检测技术速度快、准确，不受主观人为 影响，国内外研究者都展开了大量的研究，但主要是利用图像信息或用光谱信 息对肉产品以单个指标来进行分级，不能对肉类产品的内外多个品质指标进行 检测。肉类产品品质复杂，而且其质量与其用途有关，应由其内部和外部的多项 指标综合评定。因此利用样品的图像和光谱两方面的信息，利用具有互补性质 的信息拓展品质检测的宽度，利用具有冗余性质的信息提高品质评价的精度， 对肉类产品的内外指标进行检测，利用决策层信息融合，结合实际生产中的品 质要求体系，对肉品品质进行全面精确的评定进行分类分级，对于优化肉类产品生产工艺、提高肉类产品生产经济效益、保障居民消费权益和食品质量有很重要的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于图像与光谱信息融合的肉品品质在线 无损检测装置。通过在线采集肉品的图像信息与光谱信息，对获得的信息利用 图像处理技术和光谱分析技术进行特征提取，获得表征肉品指标的特征信息， 建立各测定指标的基于图像特征的、基于光谱特征的和基于图像与光谱的特征 层数据融合的定量预测模型，利用定量预测结果进行决策层数据融合，对肉品 进行在线检测评价。本技术采用的技术方案如下包括传送带、光谱采集室、图像采集室、摄像机挂接横梁、成像光源、摄 像机、Y型光纤、光谱仪、光谱光源、数据处理PC、两个光电传感器、电机、 传送带支架。摄像机固定在图像采集室正中间的摄像机挂接横梁上，摄像机的 四周安装成像光源，第一光电传感器固定在摄像机下方的图像采集室侧壁，放 置肉品的传送带位于摄像机下方并穿过图像采集室，电机驱动传送带转动，传 送带上方安装光谱采集室，第二光电传感器固定在光谱采集室侧壁，肉品进入 光谱采集室，第二光电传感器检测到样品，发送信号给光谱仪，光谱仪采集经Y 型光纤传输的光谱信息发送给数据处理PC，肉品连续传送进入图像采集室，第 一光电传感器检测到的信号给摄像机，采集肉品的图像信息接至数据处理PC。一种基于图像与光谱信息融合的肉品品质在线无损检测的方法 实时采集肉品图像信息和光谱信息，进行信息融合处理，对肉品的综合品 质进行检测，其具体步骤如下1) 建立在线检测模型根据肉品品质指标的要求，确定检测指标以及各指标的权重，建立质量评 定体系；在线采集肉品的图像和光谱信息，利用图像处理技术和光谱分析技术 对获得的信息进行数据处理，提取表征待检测指标的特征信息；离线对肉品进 行各指标的理化测试；利用提取的光谱与图像特征信息与测试的各指标实际值， 建立基于图像的、基于光谱的、或图像与光谱特征层融合的品质定量预测模型; 结合建立的质量评定体系，进行决策层融合处理，建立基于图像与光谱信息融 合的肉品品质在线检测模型；2) 进行在线检测在线检测时，待测肉品图像信息和光谱信息被实时采集后由建立的肉类产4品品质检测模型对输入的图像和光谱信息进行处理，提取特征，由单一肉品品 质定量预测模型进行预测，由决策层数据融合模型对肉品品质进行在线质量分 级评定。所述的在线采集肉品的图像信息，为紫外、可见光、近红外或红外波长范 围内图像，图像信息处理包括运动图像的补偿与校正、背景分割、目标区域提 取，提取的图像特征包括颜色、纹理分布描述、脂肪分布及与肉品pH值、弹性 和嫩度实际生产要求的指标的相关特征提取，建立基于图像信息的品质预测模 型。所述的光谱信息采集后，结合光谱平滑、校正和微分预处理方法，提取表 征肉品化学组分、pH值、颜色、弹性和嫩度指标的特征信息，包括特征波长、 光谱经过分解所得得主因子，建立基于光谱信息的品质预测模型。 l所述的提取的图像与光谱的特征值利用人工神经网络、支持向量机方法进行特征层信息融合；采用D-S证据理论、贝叶斯网络方法进行决策层信息融合。 所述的肉品品质预测模型包含生鲜肉、原料肉或肉制品肉类产品和生产的各阶段的品质分类系统。本技术具有的有益效果是1、 本技术根据肉品的光学特性，有机结合图像处理技术和光谱分析技 术，采用信息融合处理方法，利用图像信息和光谱信息的互补性和冗余性，与 实际生产加工所要求肉品品质的评价体系结合，对肉品品质进行评定。2、 本技术用于肉制品生产加工过程中的在线的原料分级挑选、加工过 程质量控制、肉制品成品质量检测，辅助和代替专业检测人员，解放劳动力， 排除人为主观因素，提高生产效率。本技术利用肉品的光学特性，对图像信息和光谱信息进行数据融合处 理，对肉品的内外多个品质指标进行测定，根据实际生产中对各品质的要求进 行分类，用于肉类产品生产加工过程中在线检测，实现冷鲜肉品质的智能化分 级处理、肉制品加工过程中的原料肉分类、监测原料肉的品质变化，可以优化 肉制品加工工艺，严格控制产品质量，提高肉及肉制品的经济价值。附图说明图1是本技术检测装置结构示意图。图中l.传送带、2.光谱采集室，3.图像采集室，4.摄像机挂接横梁，5.成 像光源，6.摄像机，7.Y型光纤，8.光谱采集仪，9.光谱光源，IO.数据处理PC， ll.光电传感器，12.光电传感器，13.电机，14.传送带支架。图2是本技术具体实施方式(鲜猪肉品质评定)技术路线示意图。具体实施方式如图1所示，本技术包括传送带l、光谱采集室2、图像采集室3、摄 像机挂接横梁4、成像光源5、摄像机6、 Y型光纤7、光谱仪8、光谱光源9、 数据处理PCIO、两个光电传感器ll， 12、电机13、传送带支架14;摄像机6 固定在图像采集室3正中间的摄像机挂接横梁4上，摄像机6的四周安装成像 光源5，第一光电传感器ll固定在摄像机6下方的图像采集室3侧壁，放置肉 品的传送带1位于摄像机6下方并穿过图像采集室3，电机13驱动传送带1转 动，传送带1上方安装光谱采集室2，第二光电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像与光谱信息融合的肉品在线无损检测装置，其特征在于：包括传送带（１）、光谱采集室（２）、图像采集室（３）、摄像机挂接横梁（４）、成像光源（５）、摄像机（６）、Ｙ型光纤（７）、光谱仪（８）、光谱光源（９）、数据处理ＰＣ（１０）、两个光电传感器（１１，１２）、电机（１３）、传送带支架（１４）；摄像机（６）固定在图像采集室（３）正中间的摄像机挂接横梁（４）上，摄像机（６）的四周安装成像光源（５），第一光电传感器（１１）固定在摄像机（６）下方的图像采集室（３）侧壁，放置肉品的传送带（１）位于摄像机（６）下方并穿过图像采集室（３），电机（１３）驱动传送带（１）转动，传送带（１）上方安装光谱采集室（２），第二光电传感器（１２）固定在光谱采集室（２）侧壁，肉品进入光谱采集室（２），第二光电传感器（１２）检测到样品，发送信号给光谱仪（８），光谱仪（８）采集经Ｙ型光纤（７）传输的光谱信息发送给数据处理ＰＣ（１０），肉品连续传送进入图像采集室（３），第一光电传感器（１１）检测到的信号给摄像机（６），采集肉品的图像信息接至数据处理ＰＣ（１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：成芳，廖宜涛，应义斌，伍学千，樊玉霞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]