CN102269710A - 基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置 - Google Patents

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彭彦昆
李翠玲
汤修映
王铭武
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Abstract

本发明涉及光谱成像技术领域，为一种基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置，目的在于克服生鲜猪肉有效期在实际生产中检测速度低、准确度不够高、对肉品有损伤的问题。本发明通过采集被预测肉品的扩散光谱图像，对采集的图像进行信息提取，根据基于被预测肉品相应理化特征建立的有效期预测模型预测肉品的有效期。本发明每秒钟可预测一个以上肉品的有效期，准确度大于90％，且对肉品无损伤。

Description

基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置
技术领域
本发明涉及光谱成像技术领域，特别涉及一种基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置。 
背景技术
近年来，光谱成像技术越来越多地受到人们的关注，并且在农产品品质安全检测中的应用越来越广泛。例如利用多光谱成像技术检测苹果的硬度，利用多高光谱成像技术评估牛肉大理石花纹，从而对牛肉的品质进行分级。但是，目前在国内，这一技术很少应用到***或随机干扰、噪声较多的生产现场，并且在检测速度和检测后产品无损伤方面的要求不高。同时在国内，对生鲜猪肉的有效期并无明确的标准进行量化，导致消费者在购买猪肉时具有一定的盲目性，同时销售商也不能最大限度的获得经济效益。 
发明内容
(一)要解决的技术问题 
本发明的目的是为了克服生鲜猪肉在实际生产中有效期预测速度低、准确度不够高，对肉品有损伤的问题，采用光谱成像技术，提供一种对生鲜猪肉的有效期进行快速、准确、无损伤预测的装置。 
(二)技术方案 
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置，包括： 
光源模块，用于产生光束照射被预测肉品； 
图像采集模块，用于采集被预测肉品的扩散光谱图像； 
数据处理模块，与所述图像采集模块连接，用于对图像采集模块 采集的图像进行信息提取，并根据被预测肉品相应理化特征建立的预测模型进行有效期预测； 
控制模块，分别与所述图像采集模块和数据处理模块连接，用于控制图像采集模块进行图像采集和接收数据处理模块的预测结果；以及 
显示模块，与所述控制模块连接，用于显示预测结果。 
优选地，所述预测装置还包括：位置传感器，与所述控制模块连接，用于检测光源模块产生的光束下是否有待预测的肉品。 
优选地，所述光源模块包括：依次连接的溴钨灯光源、光纤以及光纤准直器 
优选地，所述图像采集模块包括：依次连接的滤光片、CCD相机以及采集卡。 
优选地，所述显示模块包括：LCD显示器，用于显示被预测肉品的有效期信息；以及LED指示灯，用于通过指示灯的亮灭指示被预测肉品的有效期信息。 
优选地，所述LED指示灯包括红灯、黄灯和绿灯，分别用于指示肉品有效期信息；当肉品的有效期较长时，绿灯亮；当有效期将结束时，黄灯亮；当肉品已经失效时，红灯亮；LED指示灯的默认状态为全灭。 
优选地，所述预测装置还包括：暗箱，用于隔离外界光线和噪声的干扰；以及设于所述暗箱上的玻璃窗口，使透过的光照射到被预测肉品上。 
优选地，所述预测模型基于生鲜猪肉挥发性盐基氮含量、细菌总数和pH值建立。 
(三)有益效果 
上述技术方案所提供的基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置，通过位置传感器检测光束下是否有待预测肉品，采 集被预测肉品的扩散光谱图像，对采集的图像进行信息提取，并根据建立的被预测肉品相应理化特征的有效期预测模型预测肉品的有效期，每秒钟可预测一个以上肉品的有效期，准确度高于90％，且对被预测肉品无损伤。 
附图说明
图1是本发明基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置的结构框图； 
图2是本发明一实施例的示意图。 
其中，10：光源模块；11：溴钨灯光源；12：光纤；13：及光纤准直器；20：图像采集模块；21：滤光片；22：CCD相机；23：采集卡；30：数据处理模块；40：控制模块；50：显示模块；51：LCD显示器；52：LED指示灯；60：位置传感器；71：暗箱；72：玻璃窗口。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。 
如图1所示，本发明所述的基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置，包括： 
光源模块10，用于产生光束照射被预测肉品； 
图像采集模块20，用于采集被预测肉品的扩散光谱图像； 
数据处理模块30，与所述图像采集模块20连接，用于对图像采集模块20采集的图像进行信息提取，并根据基于被预测肉品相应特征建立的预测模型进行有效期预测； 
控制模块40，分别与所述图像采集模块20和数据处理模块30连接，用于控制图像采集模块20进行图像采集和接收数据处理模块30的预测结果；以及 
显示模块50，与所述控制模块40连接，用于显示预测结果。 
所述预测装置还包括：位置传感器60，与所述控制模块40连接， 用于检测光源模块10产生的光束下是否有待预测的肉品。 
如图2所述，在本发明一实施例中，所述光源模块10包括：依次连接的溴钨灯光源11、光纤12以及光纤准直器13。所述图像采集模块20包括：依次连接的滤光片21、CCD相机22以及采集卡23。所述显示模块50包括：LCD显示器51，用于显示被预测肉品的有效期信息；以及LED指示灯52，用于通过指示灯的亮灭指示被预测肉品的有效期信息。 
在本实施例中本发明预测装置还包括：暗箱71，用于隔离外界光线和噪声的干扰；以及设于所述暗箱71上的玻璃窗口72，使透过的光照射到被预测肉品上。 
在本实施例中，以生鲜猪肉有效期预测为例，生鲜猪肉在流通、储存过程中易受内源酶、外界环境、微生物等的作用而发生腐败变质。生鲜猪肉中的蛋白质在酶和细菌的作用下，发生分解而产生氨和胺等碱性含氮物，并与组织内的酸性物质结合，形成盐基态氮；随着肌肉中乳酸和磷酸的不断积累使得肉的pH值下降，pH值下降的程度对肉色、肉质等有着明显的影响；在储存期间，致腐微生物是导致肉品腐败变质的主要原因。综上所述，生鲜猪肉的有效期与挥发性盐基氮的含量、细菌总数、酸碱度有关。 
生鲜猪肉的挥发性盐基氮含量、细菌总数、pH与可见/近红外区的某些波段的扩散光谱具有较大的相关性，因此本发明研究生鲜猪肉在可见/近红外波段的扩散光谱成像特性，以挥发性盐基氮含量、细菌总数及pH的变化趋势建立预测模型，结合本发明肉品有效期预测装置，成为一种预测生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置。当然，通过相应的建模，本发明也可应用于其它肉类的有效期预测，乃至不限于有效期预测的更广泛的基于光谱成像的应用。 
参照图2，溴钨灯光源11发出的光首先通过光纤12传输，到达光纤12的末端，再由光纤准直器13准直，使发散的光变为接***行 的光束，光束透过玻璃窗口72照射到肉品表面，在肉品的表面及里层发生漫反射、吸收、扩散等作用，一部分作用后的光束依次到达滤光片21、CCD相机22。位置传感器60实时检测玻璃窗口72下是否有肉品，并将检测结果传送到控制模块40，若有肉品，控制模块40将对采集卡23发出命令，控制采集卡23采集图像；若无肉品，控制模块40不对采集卡23发出采集图像命令，位置传感器60继续检测玻璃窗口72下是否有肉品。数据处理模块30通过软件设置采集卡23的图像采集方式及图像参数，保存图片，对图像进行处理、提取信息；输入模型参数，对肉品的有效期进行预测，将预测结果传送至控制模块40。控制模块40根据接收到的有效期数据，控制LCD显示器51显示有效期信息，控制LED指示灯52有条件点亮，LED指示灯52包括绿灯、黄灯和红灯，当肉品的有效期较长时，绿灯亮；当有效期将结束时，黄灯亮；当肉品已经失效时，红灯亮；LED指示灯52的默认状态为全灭。 
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。 

Claims (8)

1.一种基于多光谱成像的生鲜猪肉有效期的快速无损预测装置，其特征在于，包括：
光源模块(10)，用于产生光束照射被预测肉品；
图像采集模块(20)，用于采集被预测肉品的扩散光谱图像；
数据处理模块(30)，与所述图像采集模块(20)连接，用于对图像采集模块(20)采集的图像进行信息提取，并根据基于被预测肉品相应理化特征建立的预测模型进行有效期预测；
控制模块(40)，分别与所述图像采集模块(20)和数据处理模块(30)连接，用于控制图像采集模块(20)进行图像采集和接收数据处理模块(30)的预测结果；以及
显示模块(50)，与所述控制模块(40)连接，用于显示预测结果。
2.根据权利要求1所述的预测装置，其特征在于，还包括：位置传感器(60)，与所述控制模块(40)连接，用于检测光源模块(10)产生的光束下是否有被预测的肉品。
3.根据权利要求1所述的预测装置，其特征在于，所述光源模块(10)包括：依次连接的溴钨灯光源(11)、光纤(12)以及光纤准直器(13)。
4.根据权利要求1所述的预测装置，其特征在于，所述图像采集模块(20)包括：依次连接的滤光片(21)、CCD相机(22)以及采集卡(23)。
5.根据权利要求1所述的预测装置，其特征在于，所述显示模块(50)包括：LCD显示器(51)，用于显示被预测肉品的有效期信息；以及LED指示灯(52)，用于通过指示灯的亮灭指示被预测肉品的有效期信息。
6.根据权利要求5所述的预测装置，其特征在于，所述LED指示灯(52)包括红灯、黄灯和绿灯，分别用于指示肉品有效期信息；当肉品的有效期较长时，绿灯亮；当有效期将结束时，黄灯亮；当肉品已经失效时，红灯亮；LED指示灯(52)的默认状态为全灭。
7.根据权利要求1所述的预测装置，其特征在于，还包括：暗箱(71)，用于隔离外界光线和噪声的干扰；以及设于所述暗箱(71)上的玻璃窗口(72)，使透过的光照射到被预测肉品上。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的预测装置，其特征在于，所述预测模型基于生鲜猪肉挥发性盐基氮含量、细菌总数和pH值建立。
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