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机器视觉技术在牛肉嫩度预测中的应用研究

机器视觉技术在牛肉嫩度预测中的应用研究

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作者：吴海娟南京农业大学

学位级别：硕士

牛肉嫩度是评价牛肉质量的重要指标之一。牛肉嫩度的评定主要采用人工感官评定与剪切力测定。人工感官评定法存在主观因素的影响,误差比较大;剪切力测定法,结果准确,但其测定过程繁琐、所需时间较长,属于有损检测。本文将机器视觉技术... 详细信息

牛肉嫩度是评价牛肉质量的重要指标之一。牛肉嫩度的评定主要采用人工感官评定与剪切力测定。人工感官评定法存在主观因素的影响,误差比较大;剪切力测定法,结果准确,但其测定过程繁琐、所需时间较长,属于有损检测。本文将机器视觉技术与人类先验知识相结合,以牛肉眼肌切面为研究对象,进行图像的采集、处理、分析以及识别,实现对牛肉嫩度的预测。本文研究的主要内容与结果如下：1.通过分析牛肉眼肌切面的信息特征,为减少牛肉眼肌切面在图像采集环节中肉表面反光及肉表面凹凸不平的影响,搭建了适合本课题研究的机器视觉系统。系统由光照模块、图像采集模块以及计算机模块组成的硬件系统和牛肉嫩度预测的软件系统两大部分组成,以此保证嫩度预测结果的准确率。2.运用图像处理方法对采集后的牛肉眼肌切面图像进行图像预处理、区域分割、有效眼肌区域及有效眼肌区域内结缔组织的提取操作,在研究牛肉眼肌切面的筋膜颜色特征时,提出了一种基于改进型FCM聚类算法的彩色牛肉图像中筋膜区域分割方法研究。该方法对传统FCM聚类算法中的初始聚类中心点选取方法以及距离度量公式进行了优化。实验结果表明,该方法在对牛肉眼肌切面中的筋膜区域进行分割时平均准确度接近98%,其算法的运行时间仅为传统FCM聚类算法的一半。实现了牛肉嫩度相关性指标的信息检测,从而建立合适的牛肉嫩度预测模型。3.在建立牛肉嫩度预测模型的研究过程中,分析了图像中各特征指标与嫩度的相关性,进一步确定了与嫩度相关性较高的特征指标。课题的研究借助SPSS软件统计,分析了所有的实验数据,最终采用多元线性回归分析法建立了牛肉嫩度预测的数学模型,应用试验样本数据验证嫩度模型的预测准确度,其预测嫩度的平均偏差低于0.3kg。本文较为深入地研究了牛肉眼肌切面的特征信息与嫩度的关系,设计了比较适合牛肉嫩度特征指标提取的机器视觉系统,该系统为图像算法的实现以及嫩度预测模型的建立均奠定了良好的基础。经实验验证,本文提出的方法对牛肉嫩度的预测具有较好的效果。

关键词：机器视觉图像处理筋膜结缔组织纹理 FCM均值聚类嫩度预测

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基于机器视觉的牛肉嫩度预测技术研究进展

基于机器视觉的牛肉嫩度预测技术研究进展

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第五届中国牛业发展大会

作者：谌启亮彭增起沈明霞史杰靳红果教育部肉品加工与质量控制重点开放实验室

嫩度是影响牛肉质量的重要因数,实现无损化预测嫩度需要从生产工艺、信息获取方式、牛肉本身性状的研究等多方面入手。本文介绍了利用机器视觉技术预测牛肉嫩度的研究进展,将颜色和大理石纹、纹理及结缔组织作为预测嫩度的指标,介绍了... 详细信息

嫩度是影响牛肉质量的重要因数,实现无损化预测嫩度需要从生产工艺、信息获取方式、牛肉本身性状的研究等多方面入手。本文介绍了利用机器视觉技术预测牛肉嫩度的研究进展,将颜色和大理石纹、纹理及结缔组织作为预测嫩度的指标,介绍了各指标与嫩度的关系,以及如何通过机器视觉的方法反映各指标与嫩度的关系。

关键词：牛肉嫩度预测机器视觉

来源： cnki会议评论

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牛肉显微结构特性及大理石花纹特征与嫩度品质的关联研究

牛肉显微结构特性及大理石花纹特征与嫩度品质的关联研究

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作者：郭丹丹南京农业大学

学位级别：硕士

完善牛肉分级制度与方法,是建立和健全牛肉分级和质量检测标准、拉开牛肉的质量差价、引导市场消费、行成优质优价的牛肉市场的重要措施。影响消费者评定牛肉质量的因素主要包括嫩度、色泽、风味和多汁性,其中嫩度是最为重要的一个因素... 详细信息

完善牛肉分级制度与方法,是建立和健全牛肉分级和质量检测标准、拉开牛肉的质量差价、引导市场消费、行成优质优价的牛肉市场的重要措施。影响消费者评定牛肉质量的因素主要包括嫩度、色泽、风味和多汁性,其中嫩度是最为重要的一个因素。目前,世界各国对牛肉嫩度评价的方法主要分为人工判定法和机械判定法。人工判定法易产生视觉疲劳,受主观因素的影响,误检率高,效率低。机械判定法尽管正确率高,但对牛肉具有一定的破坏性,且操作繁琐,耗时长。因此开发出一种高效率、高正确率的牛肉在线检测技术对于完善牛肉分级体系具有重要的意义。通过对国内外牛肉分级方法现状的深入分析,本文从影响牛肉嫩度的宏观特性大理石花纹特征与微观特性肌纤维特征这两个角度出发,寻找和嫩度相关性较高的指标,建立嫩度预测的模型,为牛肉分级提供理论依据。本文主要的研究工作及结果如下:1、本文搭建了由采集灯箱和输送带构成的图像在线采集实验平台,此实验平台通过计算机、光电传感器、相机、光源控制图片的采集,通过触摸屏、变频器、电机、输送带实现牛肉的输送。经过实验验证此实验平台能够实现在线采集图片、并且采集到的图片背景单一、清晰、利于后续图像处理。2、运用Matlab图像处理方法对采集到的80个实验样本的牛肉图像进行图像预处理、背景的去除、二值化、腐蚀膨胀、眼肌区域提取、边缘检测等操作,最终提取出大理石花纹面积和周长特征值,并进行样本剪切力的测定。分别分析不同牛龄的牛肉剪切力值、大理石花纹面积、大理石花纹周长的变化,结果表明随着牛龄的增加,剪切力值显著增加,大理石花纹面积增加但不显著,大理石花纹周长增加但不显著。分别分析大理花纹面积和周长与剪切力之间的相关性,结果显示,大理石花纹面积与剪切力之间显著负相关且相关性系数为0.540,大理石花纹周长与剪切力之间显著负相关且相关性系数为0.366。大理石花纹面积与剪切力的相关性高于大理石花纹周长与剪切力的相关性。3、通过冷冻切片实验,使用显微镜采集牛肉肌纤维图片。利用image-pro plus专业图像处理软件,对显微图片进行选色、修饰、计数和测量等操作,最终输出牛肉肌纤维的直径、周长和密度值并进行样本剪切力的测定。分别分析不同牛龄的牛肉肌纤维直径、周长、密度的变化,结果表明随着牛龄的增加,肌纤维直径显著增加,肌纤维周长显著增加,肌纤维密度减小但不显著。分别分析肌纤维直径、周长、密度与剪切力之间的相关性,结果显示,肌纤维直径与剪切力之间显著正相关且相关性系数为0.798,肌纤维周长与剪切力之间显著正相关且相关性系数为0.788,肌纤维密度与剪切力之间显著负相关且相关性系数为0.778,三者当中肌纤维直径与剪切力的相关性最高。4、根据相关性分析,分别从牛肉的宏观特性和微观特性中选取与牛肉剪切力值相关性最高的特征指标,建立牛肉嫩度预测模型为Y=17.445-1.525f1+2.231f2,其中Y为剪切力值,1为大理石花纹面积,f2为肌纤维直径。该模型的判定系数R2为0.731,属于高度相关。选取20组牛肉样本数据进行模型验证,将牛肉剪切力的模型预测值与仪器实际测量值进行比较,结果表明,模型预测值与仪器实际测量值之间的平均误差只有3.97N,为可接受水平,该预测模型准确性较高。

关键词：牛肉在线采集大理石花纹肌纤维嫩度预测

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