DD292976A5 - METHOD FOR THE ANALYSIS OF SLAUGHTER BODY AGENTS BY IMAGE PROCESSING - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von Schlachttierkoerperhaelften mittels Bildverarbeitung als eine Voraussetzung fuer die vollautomatische Grobzerlegung, Klassifizierung und Erfassung exakter morphologischer Daten in der fleischverarbeitenden Industrie bzw. in Schlachtbetrieben. Durch die Erfindung wird eine Voraussetzung geschaffen, koerperlich schwere und unexakte Arbeit zur rationalisieren. Nach der Erfindung wird sowohl die aeuszere Kontur und Speckschicht als auch die gesamte Wirbelsaeule identifiziert. Dabei stellen die Zwischenwirbelschichten die Voraussetzung zur Schnittdefinition fuer die Zerlegung dar. Die aeuszere Kontur, Speckschicht sowie die exakte Lage des 6. Lendenwirbels dienen der Berechnung fuer die Klassifizierung. Durch die Schwerpunkte der ermittelten Wirbel stellt das Verfahren gleichzeitig Parameter fuer exakte morphologische Untersuchungen zur Verfuegung.{vollautomatische Grobzerlegung; Klassifizierung; Schlachttierkoerperhaelften; Analyse Knochenstruktur; Fleischzerlegung; Kontur; Wirbelsaeule; Bildverarbeitung}The invention relates to a method for the analysis of slaughtered animal body parts by means of image processing as a prerequisite for the fully automatic coarse dissection, classification and acquisition of exact morphological data in the meat processing industry or in slaughterhouses. The invention creates a condition for rationalizing physically heavy and inexact work. According to the invention, both the outer contour and the layer of bacon as well as the entire vertebral column are identified. The intervertebral layers are the prerequisite for the definition of the section for the dissection. The outer contour, the layer of bacon and the exact position of the sixth lumbar vertebra are used to calculate the classification. Due to the focus of the determined vortices, the method simultaneously provides parameters for exact morphological examinations {fully automatic coarse decomposition; classification; Schlachttierkoerperhaelften; Analysis of bone structure; Meat cutting; Contour; spine; Image processing}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Dia Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von Schlachttierkörperhälften mittels Bildverarbeitung in der fleischverarbeitenden Industrie bzw. in Schlachtbetrieben.The invention relates to a method for analyzing carcass halves by means of image processing in the meat processing industry or in slaughterhouses.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Aus der US-PS 3,916.484 ist eine Methode bekannt, bei der die Schnittpositionen der Schlachttierkörperhälfte durch farblicheFrom US-PS 3,916,484 a method is known in which the cutting positions of the carcass half by color Markierungen von Fachleuten aufgetragen und mit einer Videokamera abgetastet werden. Durch eine AuswerteelektronikMarked by professionals and scanned with a video camera. By an evaluation electronics

werden die Signaie zur automatischen Steuerung der Zerlegung genutzt.the signals are used to automatically control the decomposition.

Durch den Bedarf einer Fachkraft, welche die farbliche Markierung auf die Tierkörper auftragen muß, ist keine vollautomatischeDue to the need of a specialist who must apply the color marking on the carcasses, is not fully automatic

und beziehungslose Lösung gegeben.and given an unrelated solution.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung ist durch die US-PS 4.662.029 bekannt geworden, wobei für jeden Schnitt an derA method and an apparatus has become known by US-PS 4,662,029, wherein for each section at the

Schlachttierkörperhälfte eine andere Kamera verwendet wird, deren Bild mit einem im Rechner vorliegenden Muster verglichenCarcass half another camera is used, the image compared with a computer present in the pattern

wird. Es wird für jeden Schnitt ein Referenzpunkt lokalisiert und nach Mustervergleich die Steuerparameter für die Zerlegungübergeben. Diese Lösung erfordert einen hohen materiellen Aufwand und berücksichtigt nur die äußere Kontur der Tierkörper.becomes. A reference point is located for each cut and, after pattern matching, the control parameters for the decomposition are transferred. This solution requires a great deal of material and only takes into account the outer contour of the carcasses.

Es kann nur eine begrenzte Genauigkeit in der Zerlegung garantiert werden.Only a limited accuracy in the decomposition can be guaranteed. Ein Verfahren zur Klassifizierung eines Tierkörpers, insbesondere einer Schweinehälfte, in Handelsklassen ist durch dieA method for classifying a carcass, in particular a half pig, in commercial classes is by the DE-PS 2.946.912 bekannt geworden. Dabei werden durch video-optische Geräte äußere Konturenmerkmale als SchattenrißDE-PS 2,946,912 become known. Here are video-optical devices outer contour features as a silhouette

erfaßt, ein Meßraster überlagert und daraus die Handelsklasse der Tierkörper bestimmt. Es werden die maximale Hüftbreite unddie minimale Taillenbreite sowie ein Winkel α durch Anlegen einer Tangente an den mittleren Bereich des Oberschenkels erfaßt.recorded, superimposed on a measuring grid and determined therefrom the commercial class of the carcasses. The maximum waist width and minimum waist width and an angle α are detected by applying a tangent to the middle region of the thigh.

Da nur die äußere Kontur ermittelt wird, ist nur eine begrenzte Genauigkeit realisierbar.Since only the outer contour is determined, only a limited accuracy is feasible. Ein Verfahren zur berührungsfreien Bestimmung von Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwarenkategorie istA method for non-contact determination of quality characteristics of a test object of the meat category is

durch das DE-OS 3.047.490 bekannt geworden. Dabei wird das Prüfobjekt von einer Video-Kamera erfaßt und das Fleisch- oder Fettgewebe in Abhängigkeit der relativen Helligkeit unterschieden.become known from DE-OS 3,047,490. In this case, the test object is detected by a video camera and the meat or fat tissue is distinguished depending on the relative brightness.

Das Bild der Probe wird mit einem unterscheidungstypischen Schwellwert digitalisiert. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig undThe image of the sample is digitized with a discrimination-typical threshold. This procedure is very elaborate and

liefert zur Bestimmung von Qualitätsmerkmalen nicht ausreichende Genauigkeiten.does not provide sufficient accuracies for determining quality characteristics.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassifizieren von Fleisch ist durch das DE 2.728.913 bekannt geworden. Dabei erfolgtA method and apparatus for classifying meat has become known from DE 2,728,913. This takes place

eine elektro-optische Messung mehrerer Parameter für die Klassifizierung. Die Parameter werden mit einer Video-Kamera erfaßtund in einem Mikroprozessorsystem ausgewertet.an electro-optical measurement of several parameters for classification. The parameters are detected with a video camera and evaluated in a microprocessor system.

Es werden die Schinkenkontur, die Schinkenseitenflächen bis zum Trennwirbel, die maximale Schinkenstärke, die Speckdicke,It is the ham contour, the ham side surfaces to the separating vortex, the maximum ham thickness, the fat thickness,

das Fleisch-Rückenspeck-Verhältnis und das Gewicht bestimmt.the meat-bacon-ratio and the weight determined.

Mit diesem Verfahren kann jedoch nicht die gesamte Knochenstruktur für die Zerlegung herangezogen werden.However, this method can not use the entire bone structure for dissection. Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die erforderlichen Schneid- und Qualitätsparameter berührungslos und vollautomatisch mit einer hohen Genauigkeit für eine Zerlegung und Klassifizierung durch eine exakte Analyse von Schlachttierkörperinnenhälften zu ermitteln.The aim of the invention is to determine the required cutting and quality parameters contactless and fully automatic with a high accuracy for a decomposition and classification by an exact analysis of slaughter animal body halves.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Einbeziehung der Knochenstruktur für die Grobzerlegung genaue Positionsparameter der Schnittbahnen zu bestimmen, den Muskelfleischanteil im Lendenbereich sowie die Speckdicke für die Klassifizierung zu ermitteln und exakte morphologische Untersuchungen zu ermöglichen.The invention has for its object to determine by inclusion of the bone structure for coarse dissection accurate positional parameters of the cutting paths, to determine the lean meat content in the lumbar region and the bacon thickness for classification and to allow accurate morphological studies.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht aus bekannten Bildverarbeitung3systemen und umfaßt folgende Verfahrensschritte:The solution according to the invention consists of known image processing systems and comprises the following method steps:

1. Es wird eine Kameraaufnahme der Schlachttierkörperhälfte erfaßt, so daß die Szene die Wirbelsäule einschließlich Kreuzbein sowie die äußeren Konturen des Tierkörpers beinhaltet. Die Wirbelsäule liegt ca. parallel zur Bildhorizontalon.1. A camera photograph of the carcass half is detected so that the scene includes the spine, including the sacrum, as well as the outer contours of the carcass. The spine is approximately parallel to the image horizon.

2. Eine Analyse der Wirbelsäule unter Berücksichtigung der äußeren Konturen des Tierkörpers sowie der unterschiedlichen Grauwerte von Fleisch, Fett und Knochen wird durch eine vertikale Auswertung der Bildmatrix erreicht.2. An analysis of the spine taking into account the outer contours of the animal body and the different gray levels of meat, fat and bone is achieved by a vertical evaluation of the image matrix.

3. Durch die Lage der gefundenen Wirbelsäule zu den äußeren Konturen des Tierkörpers sowie eine vertikale Grau wertanalyse, die die Konturen und die Wirbelsäule schneidet, kann über die gesamte Szene eine Entscheidung über das Vorliegen einer linken oder rechton Tierkörperhälfte gefällt werden.3. Through the location of the spine found to the outer contours of the carcass and a vertical gray value analysis, which cuts the contours and the spine, a decision can be made throughout the scene on the presence of a left or right halon animal body.

4. Es wird ein Bildausschnitt festgelegt, der die Wirbelsäule im Lendenbereich beinhaltet. Durch die Lage des Kreuzbeines zur Wirbelsäule in einem stumpfen Winkel verläßt dieses den Bildausschnitt.4. A picture is taken containing the spine in the lumbar region. Due to the position of the sacrum to the spine at an obtuse angle this leaves the picture.

5. Unter Berücksichtigung des Winkels der von Wirbelsäule und Kreuzbein gebildet wird, kann durch eine funktionale5. Taking into account the angle formed by the spine and sacrum, may be due to a functional

Grauwertmittlung innerhalb des Bildausschnittes ein Fixpunkt festgelegt werden, dessen Lage durch den steilsten Gradienten der funktionalen Grauwertermittlung bestimmt wird.Grayscale determination within the image section a fixed point are determined whose position is determined by the steepest gradient of the functional gray value determination.

6. Der Bildausschnitt wird mit horizontalen Gradientenoperatoren gefiltert und binarisiert, so daß die Zwischenwirbelschichten einen maximalen Kontrast zu ihrer Umgebung erhalten.6. The image section is filtered with horizontal gradient operators and binarized so that the inter-vertebral layers receive maximum contrast with their surroundings.

7. Im Bildausschnitt werden alle Zwischenwirbelschichten identifiziert und ihre Lage ermittelt.7. In the image section, all intervertebral layers are identified and their position determined.

8. Unter Berücksichtigung der bereits ermittelten Parameter und der gefundenen Zwischenwirbelschichten wird die gesamte Wirbelsäule untersucht und die Lage aller Zwischenwirbelschichten ermittelt.8. Taking into account the parameters already determined and the intervertebral layers found, the entire spinal column is examined and the position of all intervertebral layers determined.

9. Aus den ermittelten Positionen werden die Schnittparameter für die Grobzerlegung abgeleitet.9. From the determined positions, the cutting parameters for the coarse decomposition are derived.

10. Entsprechend dsm 6. Lendenwirbel wird der Muskelfleischanteil sowie die Speckdicke für die Klassifizierung durch vertikale Auswertung der Grauwerte bestimmt.10. According to the 6th lumbar vertebrae, the lean meat content and the bacon thickness for the classification are determined by vertical evaluation of the gray values.

11. Aus allen ermittelten Parametern können je nach Abbildungsmaßstab exakte morphologische Untersuchungen erfolgen. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine vollständige Analyse der Wirbelsäule von Kreuzbein bis Atlas mit Bildverarbeitung durchgeführt und daraus werden Schnittparameter für die Zerlegung und Parameter für die Klassifizierung ermittelt.11. Exact morphological examinations can be carried out from all parameters, depending on the imaging scale. With the solution according to the invention, a complete analysis of the spinal column from sacral bone to atlas is carried out with image processing, and from this, cutting parameters for the decomposition and parameters for the classification are determined.

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Das Wesen der Erfindung wird an folgendem Beispiel näher dargelegt:The essence of the invention is explained in more detail by the following example:

Fig. 1: zeigt den Teil einer Schweinehälfte im Lendenbereich. Dieses Bild ist unverarbeitet und liegt mit 64 Grauwerten imFig. 1: shows the part of a pig half in the lumbar region. This picture is unprocessed and lies with 64 gray values in the

Rechner vor, Fig. 2: zeigt eine verarbeitete Darstellung von Figur 1. Dieses Bild zeigt den analysierten Wirbel und Zwischenwirbelschichten, deren Lageparameter im Rechner vorliegen.Calculator before, Fig. 2: shows a processed representation of Figure 1. This image shows the analyzed vertebrae and intervertebral layers whose positional parameters are present in the computer.

Als erster Schritt nach der Bildaufnahme gemäß Figur 1 werden die äußere Kontur sowie die Kontur zwischen Speckschicht und Fleischschicht erfaßt.As a first step after image acquisition according to Figure 1, the outer contour and the contour between the bacon layer and meat layer are detected.

¹P Abhängigkeit dieser Parameter wird ein Bildausschnitt definiert, dar die Wirbelsäule beinhaltet. ¹ P Dependency of these parameters defines a picture section that contains the spinal column.

Durch eine vertikale Grauwertanalyse wird die genaue Lage der Wirbelsäule ermittelt.By a vertical gray value analysis, the exact position of the spine is determined.

Die vertikale Grauwertanalyse, die die Konturen schneidet und die Information über die Lage der Wirbelsäule enthält, liefert die Entscheidung, ob es sich um eine linke oder rechte Tierkörperhälfte handelt.The vertical gray value analysis, which intersects the contours and contains the information about the position of the spine, provides the decision as to whether it is a left or a right half of the carcass.

Ein in Figur 2 gelegter Bildausschnitt, der die Lendenwirbel beinhaltet, zeigt, daß das Kreuzbein einen stumpfen Winkel zur Wirbelsäule bildet und den Bildausschnitt verläßt.An image detail in FIG. 2, which contains the lumbar vertebrae, shows that the sacrum forms an obtuse angle to the spine and leaves the image detail.

Der Fixpunkt, welcher durch die 45° Gerade in Figur 2 gekennzeichnet ist, wird durch eine funktionale Grauwertermittlung innerhalb des Bildausschnittes ermittelt. Die Fixpunktlage wird durch den steilsten Gradienten dieser Grauwertmittlung bestimmt.The fixed point, which is characterized by the 45 ° straight line in FIG. 2, is determined by a functional gray value determination within the image detail. The fixed point position is determined by the steepest gradient of this gray scale determination.

Der Bildausschnitt wird mit einem horizontalen Gradientenoperator gefiltert, dessen Stärke durch das Grauwertmittel des gesamten Bildausschnittes bestimmt wird. Das Grauwertmittel bestimmt ebenfalls die anschließende Binarisierungsschwelle.The image section is filtered with a horizontal gradient operator, the strength of which is determined by the gray value average of the entire image section. The greyscale also determines the subsequent binarization threshold.

Durch diese Operatoren stellen die Zwischenwirbelschichten deutliche Signale dar, die durch vertikale Grauwertmittlung gewonnen werden.Through these operators, the intervertebral layers represent clear signals, which are obtained by vertical gray scale determination.

Eine iterative Suche nach lokalen Maximas der vertikalen Grauwertmittlung liefern die Positionen der vorhandenenAn iterative search for local maximas of the vertical grayscale determination provides the positions of the existing ones

Zwischenwirbelschichten. Dabei wird links und rechts einer gefundenen Zwischenwirbelschicht eine Ausblendung realisiert, um vorhandene Störungen zu überdecken. Die Positionen der Zwischenwirbelschichten bilden mit dem Lageparameter der Wirbelsäule die Startpunkte für eine Konturverfolgung, so daß die in Figur 2 weiß gefüllten Wirbel entstehen.Intervertebral layers. In this case, a suppression is realized on the left and right of a found intervertebral layer, in order to cover existing interference. The positions of the intervertebral layers, together with the positional parameter of the spinal column, form the starting points for a contour tracing, so that the whirls filled in white in FIG. 2 are formed.

Aufgrund der ermittelten Parameter werden die gesamte Tierkörperhälfte und alle Zwischenwirbelschichten analysiert.Based on the determined parameters, the entire carcass half and all intervertebral layers are analyzed.

Aus der Lage der Wirbelsäule sowie der Zwischenwir beschichten werden die Schnittparameter für die Grobzerlegung berechnetFrom the position of the spine and the Zwischenwir coat the cutting parameters for the coarse decomposition are calculated

und damit die Zerlegung gesteuert.and thus control the decomposition.

Der 6. Lendenwirbel dient durch ein umschreibendes Rechteck als Startpunkt für die Bestimmung des Muskelfleischanteiles.The 6th lumbar vertebra serves as a starting point for the determination of the lean meat content by means of a circumscribing rectangle.

Weiterhin wird die Speckdicke erfaßt. Beide Größen werden zu einem Klassifizierungsparameter in bekannter Weise verrechnet.Furthermore, the bacon thickness is detected. Both quantities are charged to a classification parameter in a known manner.

Die Schwerpunkte der Wirbelkonturen bilden die Basis für eine mathematische Modellierung sowie für eine exakte morphologische Untersuchung.The focal points of the vertebral contours form the basis for a mathematical modeling as well as for an exact morphological examination.

Claims (3)

1. Verfahren zur Analyse von Schlachttierkörperhälften mittels Bildverarbeitung, insbesondere von1. A method for analyzing carcass halves by means of image processing, in particular of Schweinehälften, wobei mit Bildverarbeitungshard- und -software äußere Kontur, Speckschicht sowie ein FleicJh-Rückenspeckverhältnis ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst von der Schlachttierkörperhälfte eine Wirbelsäulenaufnahme mit allen Zwischenwirbelschichten mit bekannter Videotechnik vorgenommen wird und als Fixpunkt für Zerlegung und Klassifizierung vom Kreuzbein der Wirbelsäule ausgegangen wird.Pork halves, which are determined by Bildverarbeitungshard- and software outer contour, bacon layer and a FleicJh-back fat ratio, characterized in that first of the carcass half of a spine with all intervertebral layers with known video technology is performed and as a fixture for dissection and classification of the sacral spine is assumed. 2. Verfahren nach Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß aus der Lage der Zwischenwirbelschichten Schneidparameter für die Zerlegung ermittelt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that are determined from the position of the intervertebral layers cutting parameters for the decomposition. 3. Verfahren nach Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß aus der Lage des 6. Lendenwirbels sowie der äußeron Kontur und der Speckschicht Speck- und Fleischmaße für die Klassifizierung ermittelt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that are determined from the location of the sixth lumbar vertebra and the outer contour and the bacon layer bacon and meat dimensions for the classification.