第七章 食品无损检测新技术

3、无损检测相比于传统方法的优点: • 除得到样品的外部品质信息外，也能获得 很多的内部品质信息，同时保证了样品的 完整性； • 检测结果客观、准确、重现性好； • 检测速度又较传统的化学方法迅速、绿色。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
二、食品、农产品快速无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
2.禽蛋无损检测
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
2.禽蛋无损检测 • 应用了计算机视觉技术、声学特性、光学特 性、电学特性、力学特性等检测禽蛋品质
– 裂纹检测——计算机视觉技术
• 光源的均匀性 • 计算机识别裂纹的方法改进以 提高准确度，减少误判率
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
（二）人工嗅觉、人工味觉
• 模拟生物嗅觉和味觉形成过程，在检测样 品时得到样品的整体信息（“指纹”数 据），并可以将这些信息与经过学习建立 的数据库加以比对，进行识别判断的新型 检测技术。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
（3）基于计算机视觉的冷却牛肉新鲜度分析方 法 • 新鲜度分析方法：感官检验、pH值、TVB-N、 细菌总数、对颜色分析的计算机视觉技术 • 原理：肌肉在存放过程中会发生颜色变化，采 集肌肉组织图像，分析其颜色特征来判断其新 鲜度。
（一）计算机视觉技术 （二）人工嗅觉、人工味觉 （三）食品的力学、声学和电学检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
（一）计算机视觉技术
• 计算机视觉技术是通过一个高清晰度摄像 头获取物体的图像，将图像转换成数字图 像，再利用计算机模拟人的判别准则去理 解和识别图像，通过图像分析作出相应结 论的实用技术。 • 计算机视觉技术的过程：图像获取、图像 处理、图像分析、图像理解等过程。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
美国加州电子传感器学院
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
Electronic nose to test freshness of fruits 英国华威大学(University of Warwick)
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
一、食品、农产品快速无损检测概述
2. 无损检测的意义 • (1)实现农产品、食品加工增值，提高农民 收入
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
（2）使农产品加工业从劳动密集型走向技术 密集型，对构建现代农业起着重要作用
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
计算机图像分析与人工评定结果的比较
大理石花纹白色区域所占比例的量化
•
参考文献：屠康，王富昶.计算机视觉在牛肉大理石花纹分级中的应用研究[J].粮油加 工与食品机械，2003（10）：43-45
裂纹小，不易识别； 蛋壳上大斑点易被误判为裂纹蛋。
贺 静，王树才.基于DSP 实时图像分割算法的鸡蛋蛋壳破损检测[J].湖南科技学院学 报,2010,31(04):55-58,82
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
2.禽蛋无损检测
– 裂纹检测——声学特性
完好蛋
裂纹蛋
不同品牌同种茶饮料
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
（三）食品的力学、声学和电学 检测新技术
1.西瓜成熟度无损检测 （1）利用冲击振动检测西瓜的成熟度
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
1、计算机视觉技术应用概况
– 在尺寸和形状检测中的应用：鸡蛋、苹果分级 – 在颜色检测中的应用：大豆质量检测、焙烤食 品质量控制 – 在产品表面缺陷和损伤检测中的应用：鸡蛋裂 纹检测、大米爆腰率 – 在食品成分检测中应用：比萨饼底部的数字化 图像的颜色特征来判断赖氨酸含量 – 在食品口感质量评价中的应用：牛肉嫩度 – 在线质量控制：
• 商品化的电子鼻
AromaScan 英国
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
MOSES II: MOdular SEnsor System, IInd
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
FOX - Model 3000 Intelligent Electronic Nose
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
（3）无损检测技术研究具有重要的理论价值 • 涉及农业物性学、信息技术、人工智能、 计算机技术、传感技术、光谱技术等多个 学科知识，理论和技术领域极宽，属多学 科交叉领域 • 无现成的理论 和通用设计方法
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
CNKI检索”电子鼻“：
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
2.人工味觉
• 人工味觉系统（电子舌）：
– 生物味觉靠味觉细胞的生物膜 – 人工脂膜传感器技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
– 新鲜度检测——光学特性和力学特性
用机器视觉装置获取鸡蛋颜色的亮度、蛋形指数，用声音采集装 置获取声音的功率谱面积、共振峰频率、X 轴方向的质心，通过 试验测得对应鸡蛋的新鲜度（哈夫单位）。并以此为样本数据建 立多元线性回归模型，获取鸡蛋新鲜度与其图像特征参数和声音 特征参数之间的最优关系。经检验，所建模型判别鸡蛋新鲜度的 正确率为92%。
1.人工嗅觉
• 人工嗅觉系统（电子鼻）：由多个性能彼 此重叠的气体传感器和适当的模式分类方 法组成的具有识别单一和复杂气味能力的 装置。
模式分类方法：
统计模式识别 人工神经网络模式识别
气体传感器阵列
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
• 原理：
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
2、计算机视觉技术在食品检测中的应用 （1）食品膨化质量的自动检测 • 原理：膨化食品的颜色和体积是其质量的 重要指标。对于比较均一的不规则形状的 膨化食品而言，其体积可较方便地用俯投 面积反应，因此，可在线捕捉膨化食品的 图像，分析其颜色和俯投面积，从而达到 对其质量检测的目的。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
• 应用：
糖蜜种类和芳香特性的分析 肉品新鲜度分析 水果新鲜度芳香种类的分析 酸奶和酸奶辅料的鉴定分析 牛奶新鲜度分析 果汁等不含酒精的饮料的区分判定 酒精饮料香气的区别分析 谷物生长分析 咖啡及相关产品的香气分析 烟草质量及香气分析 其它食品香气的分析
• 原理：
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
应用：
基本香型白酒的区分
Байду номын сангаас
同一香型不同品牌白酒的区分
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
同一品牌不同年份白酒的区分
不同啤酒的区分
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
魏小彪，王树才.鸡蛋新鲜度综合无损检测模型及试验[J].农业工程学报，2009， 25(03):242-247
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
• 孵前种蛋检测——基于近红外光谱
同一波长时，受精蛋 的吸光度均比无精蛋 的吸光度大
祝志慧 等
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
作业3
• 请举例说明无损检测技术在食品检测中的 应用。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
• 疑问：颜色较深口感较好，颜色和体积相 关（颜色越浅，投影面积越大，则体积越 大），体积和质量的关系？ • 查阅文献：孙永海，赵学笃，谭景璐．膨 化食品表面质量的自动检测．农业机械学 报，１９９９，３０（１）：６３～６７
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
根据果蔬成熟变软及受到振动激励时弹性模 量变小的规律，利用固有频率和质量估计果 蔬成熟度的一个指标，其数值为f2· m2/3,值越 大，越不熟。
将西瓜看作多层球状弹性体，当其受到瞬态冲击时，球 体将产生振动响应，可测得其固有频率，利用固有频率 和西瓜质量可以估算西瓜的成熟度（成熟度指数）。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
（2）利用声学特性检测西瓜成熟度
• 西瓜的内部品质与其声学特性有很好的相关性， 未成熟西瓜的打击音波含有多种频率成分，且峰 值频率较高，收获适期仅一种频率，且降低，过 熟瓜频率进一步减小，但又出现一些杂峰。
• 可以把西瓜分为3个成熟等级：生、适熟、成熟。其峰值频率区间为: 大于164 ～ 280Hz为“生”瓜，132 ～164Hz为“适熟”瓜，小于 107 ～130 Hz为“成熟”瓜。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
德国AIRSENSE Analytics电子鼻PEN3
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
• 国内电子鼻设备正处于研发阶段
– 江苏大学 – 浙江大学 – 华东理工大学
其中，华东理工大学研究的是一种糖尿病无损 呼吸气味诊断的电子鼻，主要完成被测者呼出 气体中的丙酮、丙酮酸、氧气、二氧化碳及温 度、湿度的测定。其主要用途是医院的临床诊 断和监护及糖尿病人的家庭监护。
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
• 新鲜度检测——计算机视觉技术
先根据蛋图像颜色特征判别出是否为次蛋，然后根据蛋重和图 像像素面积的比值判断普通蛋的新鲜度。
王巧华，华细金等.基于机器视觉的鸡蛋品质无损检测研究[J].中国家禽， 2007，29（18）：21-23
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
第七章 食品无损检测新技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
一、食品、农产品快速无损检测概述
1、什么是无损检测？ • 在不破坏被检测对象的情况下，应用一定 的检测技术和分析方法对其内在品质和外 在品质加以测定，并按一定的标准对其做 出评价的过程。
（2）基于计算机视觉的冷却牛肉嫩度分析方法 • 嫩度分析评价方法：感官评定、剪切力、对大 理石纹分析的计算机视觉技术
现代食品检测技术——第二部分 食品检测新技术——食品无损检测新技术
• 原理：牛肉大理石纹主要指分布于肌肉组织 中的脂肪组织。基于计算机视觉的冷却牛肉 嫩度分析方法是通过摄像装置获取样品图像， 经预处理后模拟专业评价员对牛肉大理石纹 的评定过程，用能够表征这种脂肪组织的含 量及分布均匀性的变量作为相应的特征量进 行分析获得其嫩度信息。原理图示为：