專利名稱：豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用光學(xué)手段測(cè)試和氣體傳感技術(shù)，具體講是利 用光電顯微測(cè)試處理技術(shù)和氣體檢測(cè)技術(shù)對(duì)豬肉新鮮度進(jìn)行檢 測(cè)，依據(jù)國(guó)際專利分類法，屬于光譜性質(zhì)中測(cè)試材料在特定元素的特征波長(zhǎng)下的相對(duì)效應(yīng)所測(cè)試的材料性質(zhì)而改變的系統(tǒng)，即G01N21/31領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，豬肉新鮮度的檢測(cè)技術(shù)有感官檢測(cè)、理化檢驗(yàn)等。感官檢 測(cè)技術(shù)對(duì)檢驗(yàn)人員能力要求較高，必須是經(jīng)過系統(tǒng)培養(yǎng)和長(zhǎng)期實(shí)踐的 人才能勝任。理化檢驗(yàn)技術(shù)需要一系列設(shè)備和裝置來完成，過程復(fù)雜， 檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備復(fù)雜。因此，迫切需要一種快速、有效、科學(xué)的檢 測(cè)技術(shù)來對(duì)豬肉的新鮮度進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)有的肉類新鮮度檢測(cè)的方法，如我國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200510059937.7 ，名稱為《一種畜禽肉類新鮮度無損快速檢測(cè)的方 法及裝置》，該方法采用3束已知強(qiáng)度的3種波長(zhǎng)的光從肉品表面入 射肉品內(nèi)部，在肉品表面上兩個(gè)不同環(huán)形區(qū)域內(nèi)檢測(cè)肉品中散射出來 的不同波長(zhǎng)的光強(qiáng)度，用吸收系數(shù)與散射系數(shù)的乘積平均值表示新鮮 程度。該裝置包括光電檢測(cè)單元、中央處理單元、顯示單元；其中光 電檢測(cè)單元中的光源順序地發(fā)出3個(gè)不同的波長(zhǎng)的光，兩個(gè)光電探 測(cè)器為以光源為圓心不同中心半徑的兩個(gè)圓環(huán)。該裝置能夠監(jiān)測(cè)畜禽 肉類的深層新鮮度，適合現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。其不足之處是由于肉類不 同的部位其密度不同，同時(shí)其腐敗的變化程度也不同，因此，采用3 束已知強(qiáng)度的3種波長(zhǎng)的光從肉品表面入射肉品內(nèi)部，在肉品表面上 兩個(gè)不同環(huán)形區(qū)域內(nèi)檢測(cè)肉品中散射出來的不同波長(zhǎng)的光強(qiáng)度，不能
完全準(zhǔn)確對(duì)肉品新鮮程度進(jìn)行檢測(cè)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有的理化檢驗(yàn)技術(shù)過程復(fù)雜，檢測(cè)時(shí) 間長(zhǎng)，設(shè)備復(fù)雜，本發(fā)明提出了一種利用氣體檢測(cè)技術(shù)、光電顯微圖 像處理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別多數(shù)據(jù)融合技術(shù)的豬肉新鮮度智能檢測(cè) 裝置。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明采用氣體傳感器陣列測(cè)定不同時(shí)段豬肉變質(zhì)過程中釋放的氨氣和硫化氫，通過CCD攝像頭圖像采 集系統(tǒng)，對(duì)不同時(shí)段每個(gè)窗口豬肉變質(zhì)過程中的相對(duì)灰度值(H、 S、 I) 信息進(jìn)行特征值提取和分類，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多數(shù)據(jù)融合，以總揮 發(fā)性鹽基氮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(TVB-N)值作為目標(biāo)輸出信號(hào)，完成所測(cè)豬肉 新鮮度的模式識(shí)別。本檢測(cè)裝置包括氣體采集模塊、圖像采集模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊， PC計(jì)算機(jī)，它們之間通過導(dǎo)線相連。氣體采集模塊采集豬肉變質(zhì)過 程中釋放的氨氣和硫化氫等氣體；圖像采集模塊采集豬肉變質(zhì)過程中 特定元素的特征波長(zhǎng)下的相對(duì)灰度值(H、 S、 I)特征信息。豬肉變 質(zhì)過程中釋放出的氨氣和硫化氫，以及相對(duì)灰度值H、 S和I，同時(shí)輸 入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，經(jīng)過多數(shù)據(jù)融合即得到豬肉新鮮度的等級(jí)，并可在 檢測(cè)裝置PC計(jì)算機(jī)屏上顯示。氣體采集模塊由恒溫氣室、氣體采集 卡、樣本數(shù)據(jù)庫(kù)三部分組成；恒溫氣室控制溫度在25。C左右，其中 有六個(gè)任意排列氣體傳感器測(cè)試時(shí)緊貼豬肉。氣體采集卡實(shí)現(xiàn)氣體量 轉(zhuǎn)化成電量，并進(jìn)行濾波處理。氣體采集卡獲得的數(shù)據(jù)輸入樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，可獲得豬肉氣體采集檢測(cè)界面。圖像采集模塊由光源、CCD攝像頭、圖像采集卡、PC計(jì)算機(jī)四部分組成；光源與恒溫氣室提供檢測(cè)豬肉圖像的環(huán)境；CCD攝像頭攝取被檢測(cè)肉片透射光圖像，并由圖像采集卡數(shù)字化后送入PC計(jì)算機(jī)；由編制的豬肉圖像分析程序提取圖像相對(duì)灰度值H、 S、 I。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊由輸入層、隱層、輸出層構(gòu)成。圖像采集卡數(shù)字化后的圖像相對(duì)
灰度值H、 S、 I和氣體采集卡獲得的數(shù)據(jù)輸入樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，提供給神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多數(shù)據(jù)融合，最后通過PC機(jī)可獲得豬肉新鮮度圖像采集 結(jié)果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果由于采用了氣體檢測(cè)技術(shù)、光電顯微圖像處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模 式識(shí)別多數(shù)據(jù)融合技術(shù)對(duì)不同時(shí)段豬肉散發(fā)的氨氣和硫化氫等氣體(味)、相對(duì)灰度值(H、 S、 I)特征信息和以總揮發(fā)性鹽基氮國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)(TVB-N)含量進(jìn)行提取和分類判斷，所以能檢測(cè)豬肉新鮮度，適 合現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，能夠方便、快捷、有效辨識(shí)豬肉的新鮮度。


圖l豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置示意圖。 圖2氣體采集模塊示意圖。 圖3圖像采集模塊示意圖。 圖4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。本發(fā)明采用氣體傳感器陣列測(cè)定不同時(shí)段豬肉變質(zhì)過程中釋放 的氨氣和硫化氫，通過CCD攝像頭圖像采集系統(tǒng)，對(duì)不同時(shí)段每個(gè)窗 口豬肉變質(zhì)過程中的相對(duì)灰度值(H、 S、 I)信息進(jìn)行特征值提取和 分類，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多數(shù)據(jù)融合，以總揮發(fā)性鹽基氮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (TVB-N)值作為目標(biāo)輸出信號(hào)，完成所測(cè)豬肉新鮮度的模式識(shí)別。圖l為豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置示意圖。從圖中可以看出本檢測(cè)裝置由氣體采集模塊1、圖像采集模塊2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊3和 PC計(jì)算機(jī)4四部分組成，它們之間通過導(dǎo)線相連。氣體采集模塊1采集豬肉變質(zhì)過程中釋放的氨氣(NH3)和硫化氫(H2S)等氣體；圖像采 集模塊2采集豬肉變質(zhì)過程中特定元素的特征波長(zhǎng)下的相對(duì)灰度值 (H、 S、 I)特征信息；H、 S、 I分別為亮度、色度、飽和度。亮度 是指灰度的明暗程度，即黑白對(duì)比；色度是指反射的主要波長(zhǎng)，它決 定人眼所觀察到的灰度；飽和度又稱為彩度，指色澤的強(qiáng)度。豬肉變 質(zhì)過程中釋放出的氨氣和硫化氫，以及相對(duì)灰度值H、 S和I，同時(shí) 輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊3，經(jīng)過多數(shù)據(jù)融合即得到豬肉新鮮度的等級(jí)，并 可在檢測(cè)裝置PC計(jì)算機(jī)4屏上顯示。圖2為氣體采集模塊示意圖。從圖中可以看出氣體釆集模塊1由恒溫氣室5、氣體采集卡6和樣本數(shù)據(jù)庫(kù)7三部分組成。恒溫氣室5控制溫度在25。C左右，其中有6個(gè)氣體傳感器(三個(gè)MQ136氨氣和三個(gè)術(shù)137硫化氫)組成，測(cè)試時(shí)緊貼豬肉任意排列。氣體采集卡6實(shí)現(xiàn)氣體量轉(zhuǎn)化成電量，并進(jìn)行濾波處理。氣體采集卡6獲得的數(shù)據(jù)輸入樣本數(shù)據(jù)庫(kù)7，可獲得豬肉氣體采集檢測(cè)界面。圖3為圖像采集模塊示意圖。從圖中可以看出圖像采集模塊2由光源8、 CCD攝像頭9、圖像采集卡10和PC計(jì)算機(jī)4四部分組成。光源8與恒溫氣室5提供檢測(cè)豬肉圖像的環(huán)境；CCD攝像頭9攝取被檢測(cè)肉片透射光圖像，并由圖像采集卡10數(shù)字化后送入PC計(jì)算機(jī)4;由編制的豬肉圖像分析程序提取圖像相對(duì)灰度值H、 S、 I。圖4為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊示意圖。從圖中可以看出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊3 由輸入層11、隱層12、輸出層13三部分組成。圖像采集卡10數(shù)字 化后的圖像相對(duì)灰度值H、 S、 I和氣體采集卡獲得的數(shù)據(jù)輸入樣本數(shù) 據(jù)庫(kù)7，提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多數(shù)據(jù)融合，最后通過PC計(jì)算機(jī)機(jī)4 可獲得豬肉新鮮度圖像釆集結(jié)果。本豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置的工作過程 從市場(chǎng)上購(gòu)得豬肉(豬的臀部肌肉)，取--小片，放在恒溫氣室5 (25。C左右)中，接通氣室電源，進(jìn)行氨氣(NH3)和硫化氫(H2S)等氣 體采集，幵啟圖像釆集模塊2電源，使光源8的入射光透射過恒溫氣 室5中肉片，光源8與恒溫氣室5提供檢測(cè)豬肉片圖像的環(huán)境；CCD 攝像頭9攝取被檢測(cè)肉片透射光圖像，并由圖像釆集卡10數(shù)字化后 送入PC計(jì)算機(jī)4，由編制的豬肉圖像分析程序提取圖像相對(duì)灰度值H、 S、 I。經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊3進(jìn)行多數(shù)據(jù)融合后在PC計(jì)算機(jī)4輸出顯 示屏上可獲的豬肉變質(zhì)檢測(cè)圖譜。根據(jù)freindex的值將肉品的新鮮 度分三級(jí)freindex》0.075咖-2表示一級(jí)新鮮度，0.075鵬-2> freindex》0. 055mm-2表示次級(jí)新鮮度，freindex<0. 055咖-2表示 變質(zhì)。
權(quán)利要求
1.-一種豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置，包括PC計(jì)算機(jī)(4),其特征在于本檢測(cè)裝置包括氣體采集模塊(l)、圖像采集模塊(2)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊(3)，它們之間通過導(dǎo)線相連，氣體采集模塊(l)采集豬肉變 質(zhì)過程中釋放的氨氣(NH3)和硫化氫(H2S)氣體；圖像采集模塊(2)采集 豬肉變質(zhì)過程中特定元素的特征波長(zhǎng)下的相對(duì)灰度值H、 S、 I特征信 息；H、 S、 I分別為亮度、色度、飽和度；豬肉變質(zhì)過程中釋放出的 氨氣和硫化氫以及相對(duì)灰度值H、 S、 1，同時(shí)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊(3)， 經(jīng)過多數(shù)據(jù)融合即得到豬肉新鮮度的等級(jí)，并可在PC計(jì)算機(jī)(4)屏上 顯示。
2.按照權(quán)利要求1所述的豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置，其 特征在于所述的氣體釆集模塊(l)包括恒溫氣室(5)、氣體采集卡 (6)和樣本數(shù)據(jù)庫(kù)(7)，恒溫氣室(5)控制溫度在25"C左右，其中有六 個(gè)任意排列的氣體傳感器測(cè)試時(shí)緊貼豬肉，氣體采集卡(6)實(shí)現(xiàn)氣體 量轉(zhuǎn)化成電量，并進(jìn)行濾波處理，氣體采集卡(6)獲得的數(shù)據(jù)輸入樣 本數(shù)據(jù)庫(kù)(7)，可獲得豬肉氣體采集檢測(cè)界面。
3.按照權(quán)利要求1所述的豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置，其特 征在于所述的圖像采集模塊(2)包括光源(8)、 CCD攝像頭(9)、圖 像采集卡(10)和PC計(jì)算機(jī)(4)，光源(8)與恒溫氣室(5)提供檢測(cè)豬肉 圖像的環(huán)境；CCD攝像頭(9)攝取被檢測(cè)肉片透射光圖像，并由圖像 采集卡(10)數(shù)字化后送入PC計(jì)算機(jī)(4);由編制的豬肉圖像分析程序 提取圖像相對(duì)灰度值H、 S、 I。
4.按照權(quán)利要求1所述的豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置，其特征在于所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊(3)包括輸入層(11)、隱層(12)、輸出層(13)，圖像采集卡(10)數(shù)字化后的圖像相對(duì)灰度值H、 S、 I和氣體 采集卡(6)獲得的數(shù)據(jù)輸入樣本數(shù)據(jù)庫(kù)(7)，提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多數(shù) 據(jù)融合，通過PC計(jì)算機(jī)機(jī)(4)可獲得豬肉新鮮度圖像采集結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種豬肉新鮮度智能檢測(cè)裝置，本裝置包括氣體采集模塊(1)、圖像采集模塊(2)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊(3)和PC計(jì)算機(jī)(4)，它們之間通過導(dǎo)線相連，氣體采集模塊(1)采集豬肉變質(zhì)過程中釋放的氨氣(NH₃)和硫化氫(H₂S)氣體；圖像采集模塊(2)采集豬肉變質(zhì)過程中特定元素的特征波長(zhǎng)下的相對(duì)灰度值(H、S、I)特征信息；H、S、I分別為亮度、色度、飽和度；豬肉變質(zhì)過程中釋放出的氨氣和硫化氫，以及相對(duì)灰度值H、S和I，同時(shí)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊(3)，經(jīng)過多數(shù)據(jù)融合即得到豬肉新鮮度的等級(jí)，并可在PC計(jì)算機(jī)(4)屏上顯示。其優(yōu)點(diǎn)可現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，能夠方便、快捷、有效辨識(shí)豬肉的新鮮度。
文檔編號(hào)G01N21/31GK101144780SQ20061012732
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者揚(yáng) 付, 張宏建, 麗 梁, 紅 薛, 郭培源, 巖 陳 申請(qǐng)人:郭培源