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原文传递智能化肉品质在线检测方法和检测系统

专利名称：	智能化肉品质在线检测方法和检测系统
摘要：	本发明公开了一种智能化肉品质在线检测方法，包括以下步骤：获取待测样品像素点的光强度信息，根据像素点的光强度信息判断像素点的属性信息，其中，属性信息包括肌肉和脂肪；依据像素点属性信息确定待测样品的肌肉和脂肪分布信息；依据待测样品的肌肉和脂肪分布信息确定待测样品的目标检测区域；获取待测样品目标检测区域的近红外光谱，依据近红外光谱预测各项肉品质参数值。公开了一种智能化肉品质在线检测系统。本发明具有克服传统肉品质光学检测系统无法在线、依靠人工、效率低的缺点，也克服了一般在线检测系统定位不准确的缺陷，适用于工业化生产线在线检测。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国农业科学院农产品加工研究所
发明人：	张德权;李岩磊;郑晓春;李欣;陈丽;侯成立;杨奇;刘维华;王振宇;惠腾
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010074482.0
公开号：	CN111175248A
代理机构：	北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	卞静静
分类号：	G01N21/359;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/359
申请人地址：	100193 北京市海淀区圆明园西路2号院
主权项：	1.智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测样品像素点的光强度信息，根据像素点的光强度信息判断像素点的属性信息，其中，属性信息包括肌肉和脂肪；依据像素点属性信息确定待测样品的肌肉和脂肪分布信息；依据待测样品的肌肉和脂肪分布信息确定待测样品的目标检测区域；获取待测样品目标检测区域的近红外光谱；依据近红外光谱预测各项肉品质参数值。 2.如权利要求1所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，待测样品置于传送带上，位于传送带上方固设激光发生器和CCD检测器，其中，激光发生器发出线型激光照射在待测样品表面形成扫描线，利用CCD检测器接收扫描线上的每一个像素点反射光的光强度信息；设定传动带的高度为0，依据每个像素点光信号强度信息通过三角成像原理计算得对应像素点的高度，提取像素点高度≥10mm的像素点作为待测样品像素点。 3.如权利要求2所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，待测样品像素点个数为n，预测待测样品重量M，M＝ρ×Vt，其中，ρ为肉的一般密度，s为像素单位面积，hi为第i个待测样品像素点的高度；判断预测的待测样品重量M是否符合产品质量预设标准，进行重量筛选。 4.如权利要求1所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，根据像素点的光强度信息判断像素点的属性信息具体为：分别获取j个肌肉样品的光强度信息平均值，并求平均值A，其中，j≥100；分别获取k个脂肪样品的光强度信息平均值，并求平均值B，其中，k≥100，定义待测样品像素点的光强度信息为C，当\|C-A\|>\|C-B\|时，判断该像素点的属性信息为脂肪，当\|C-A\|＜\|C-B\|时，判断该像素点的属性信息为肌肉。 5.如权利要求4所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，依据像素点属性信息确定待测样品的肌肉和脂肪分布信息具体为：处理待测样品属性信息形成图像，利用连通区域分析算法提取获得待测样品像素点数≥100的肌肉连通区、脂肪连通区。 6.如权利要求5所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，依据待测样品的肌肉和脂肪分布信息确定目标检测区域具体为： S1、将肌肉连通区按像素点从多至少排序，并依次判断肌肉连通区是否存在半径等于近红外检测区域半径的区域，若是，确定该区域为目标检测区域； S2、若否，将脂肪连通区按像素点从多至少排序，将排序在第1位的脂肪连通区分割在外后，计算剩余区域的中心1，以近红外检测区域半径为半径、中心1为中心得D1区域，判断剩余区域是否包含D1，若否，确定D1为目标检测区域； S3、若是，将排序在第i位及第i位之前的脂肪连通区分割在外后，计算剩余区域中心i，以近红外检测区域半径为半径、中心i为中心得第Di区域，判断剩余区域是否包含Di； S4、若是，按照S3进行循环；若否，则返回上一步，确定Di-1为目标检测区域，其中，循环从i＝2开始，每循环1次i增加1。 7.如权利要求6所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，还包括：确定目标检测区域内被分割在外的脂肪连通区面积之和，依据目标检测区域内被分割在外的脂肪连通区面积之和校正近红外光谱参数。 8.如权利要求2所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，获取待测样品目标检测区域的近红外光谱参数具体为：沿待测样品传送方向位于CCD检测器下游设置机器人定位模块，与机器人定位模块连接设置控制主机，与控制主机连接设置光谱检测模块，CCD检测器与控制主机连接，其中，光谱检测模块包括光谱检测探头，设定X轴沿水平且垂直传送带运动方向设置，Y轴沿着传送带运动方向设置，Z轴沿竖直且垂直传送带运动方向设置，定义光谱检测探头的初始化位置坐标为(X0，Y0，Z0)＝(0，0，0)；依据待测样品的目标检测区域获取检测高度参考值hm、中心坐标；当某一条扫描线对应像素点的高度全为0时，记为正常信息，当某一条扫描线对应像素点的高度不全为0时，记为非正常信息，对于一个待测样品，当控制主机收到CCD检测器的最后一条非正常信息时，确定该时刻目标检测区域中心的坐标(Xj，Yj，Zj)，并计算得到光谱检测探头定点位置坐标(Xd，Yd，Zd)＝(Xj，0，Hm+a)；控制主机依据光谱检测探头的初始化位置坐标、光谱检测探头定点位置坐标获得运动轨迹，并将运动轨迹发送至机器人定位模块，机器人定位模块接收并依据该运动轨迹带动光谱检测探头运动至定点位置；结合待测样品传送速度Vs、Yj计算待测样品目标检测区域的中心运动到光谱检测探头定点位置需要的时间T0＝Yj/Vs，以最后一条非正常信息产生为起点，间隔T0时间后，控制主机控制机器人定位模块以速度为Vs带动光谱检测探头沿传送带运动方向运动，运动时间为T1，同时控制主机控制光谱检测探头获取近红外光谱参数，其中，T1不小于光谱检测模块获取近红外光谱参数的最小时间。 9.如权利要求8所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，a为2-4cm。 10.如权利要求7所述的智能化肉品质在线检测方法，其特征在于，光谱检测探头的初始化坐标中Z0的确定具体为：预估待测批次样品高度为h1，初始Z0＝h1+a；每隔预定时间获取待测批次已经检测样品的历史最大高度h2，更改Z0＝h2+a。 11.一种智能化肉品质在线检测系统，其特征在于，包括：线型距离传感器模块，用于获取待测样品像素点的光强度信息；控制主机，其包括：属性判别模块，其与线型距离传感器模块连接，用于根据像素点的光强度信息判断像素点的属性信息，其中，属性信息包括肌肉和脂肪；分布信息获取模块，其与属性判别单元连接，用于依据像素点属性信息确定待测样品的肌肉和脂肪分布信息；目标检测区域获取模块，其与属性判别单元连接，用于依据待测样品的肌肉和脂肪分布信息确定目标检测区域；光谱检测模块，其用于获取待测样品目标检测区域的近红外光谱，其中，控制主机还包括肉品质参数值预测模块，其与光谱检测模块连接，用于依据近红外光谱预测各项肉品质参数值。 12.如权利要求11所述的智能化肉品质在线检测系统，其特征在于，还包括：传动带，其用于带动待测样品以一定速度移动，其中，线型距离传感器模块包括位于传送带上方固设的激光发生器和CCD检测器，激光发生器发出线型激光照射在样品表面，形成扫描线，利用CCD检测器接收扫描线上的每一个像素点反射光的光强度信息；其中，所述控制主机内还设置待测样品像素点判定模块，其分别与CCD检测器和属性判别模块连接，用于依据每个像素点光信号强度信息通过三角成像原理计算得对应像素点的高度，提取像素点高度≥10mm的像素点作为待测样品像素点，并传输至属性判别模块，设定传动带的高度为0；属性判别模块根据像素点的光强度信息判断像素点的属性信息具体为：分别获取j个肌肉样品的光强度信息平均值，并求平均值A，其中，j≥100；分别获取k个脂肪样品的光强度信息平均值，并求平均值B，其中，定义待测样品像素点的光强度信息为C，当\|C-A\|>\|C-B\|时，判断该像素点的属性信息为脂肪，当\|C-A\|＜\|C-B\|时，判断该像素点的属性信息为肌肉；分布信息获取模块依据像素点属性信息确定待测样品的肌肉和脂肪分布信息具体为：处理待测样品属性信息形成图像，利用连通区域分析算法提取获得待测样品像素点数≥100的肌肉连通区、脂肪连通区；目标检测区域获取模块依据待测样品的肌肉和脂肪分布信息确定目标检测区域具体为：A1、将肌肉连通区按像素点从多至少排序，并依次判断肌肉连通区是否存在半径等于近红外检测区域半径的区域，若是，确定该区域为目标检测区域；A2、若否，将脂肪连通区按像素点从多至少排序，将排序在第1位的脂肪连通区分割在外后，计算剩余区域的中心1，以近红外检测区域半径为半径、中心1为中心得D1区域，判断剩余区域是否包含D1，若否，确定D1为目标检测区域；A3、若是，将排序在第i位及第i位之前的脂肪连通区分割在外后，计算剩余区域中心i，以近红外检测区域半径为半径、中心i为中心得第Di区域，判断剩余区域是否包含Di；A4、若是，按照A3进行循环；若否，则返回上一步，确定Di-1为目标检测区域，其中，循环从i＝2开始，每循环1次i增加1。 13.如权利要求11所述的智能化肉品质在线检测系统，其特征在于，还包括：机器人定位模块，其包括沿待测样品传送方向设于激光发生器下游的DELTA机器人本体、与DELTA机器人本体连接的机器人控制器，其中，光谱检测模块包括绑定于DELTA机器人本体上的光谱检测探头；其中，通过控制主机设定X轴沿水平且垂直传送带运动方向设置，Y轴沿着传送带运动方向设置，Z轴沿竖直且垂直传送带运动方向设置，定义光谱检测探头的初始化位置坐标为(X0，Y0，Z0)＝(0，0，0)；当某一条扫描线对应像素点的高度全为0时，记为正常信息，当某一条扫描线对应像素点的高度不全为0时，记为非正常信息；所述控制主机还包括：运动轨迹确定模块，其分别与目标检测区域获取模块和机器人控制模块连接，用于当控制主机收到CCD检测器的最后一条非正常信息时，确定该时刻目标检测区域的检测高度参考值hm、中心坐标(Xj，Yj，Zj)，并计算得到光谱检测探头定点位置坐标(Xd，Yd，Zd)＝(Xj，0，Hm+a)，进一步依据光谱检测探头的初始化位置坐标、光谱检测探头定点位置坐标获得运动轨迹，并将运动轨迹发送至机器人控制器，机器人控制器接收并依据该运动轨迹操作DELTA机器人本体带动光谱检测探头运动至定点位置；同步检测控制模块，其分别与运动轨迹确定模块、机器人控制模块、光谱检测模块连接，用于结合待测样品传送速度Vs、Yj计算待测样品目标检测区域的中心运动到光谱检测探头定点位置需要的时间T0＝Yj/Vs，以最后一条非正常信息产生为起点，间隔T0时间后，发送同步信号，机器人控制器接收同步信号控制DELTA机器人本体以速度为Vs带动光谱检测探头沿传送带运动方向运动，运动时间为T1，同时同步检测控制模块控制光谱检测探头获取近红外光谱参数，其中，T1不小于光谱检测模块获取近红外光谱参数的最小时间。 14.如权利要求13所述的智能化肉品质在线检测系统，其特征在于，a为2-4cm；光谱检测探头的初始化坐标中Z0的确定具体为：预估待测批次样品高度为h1，初始Z0＝h1+a；每隔预定时间获取待测批次已经检测样品的历史最大高度h2，更改Z0＝h2+a。 15.如权利要求14所述的智能化肉品质在线检测系统，其特征在于，还包括：检测暗箱，其架设在传送带上，并容纳线型距离传感模块、机器人定位模块、光谱检测模块。
所属类别：	发明专利