淺談禽蛋品質(zhì)檢測(cè)的發(fā)展

淺談禽蛋品質(zhì)檢測(cè)的發(fā)展

0脂肪含量及組成鳥類和蛋含有人體所需的各種營(yíng)養(yǎng)成分，其中蛋白質(zhì)含量超過12%，脂肪含量超過11%，其組成部分比例非常適合人體。這些營(yíng)養(yǎng)成分在人體中的利用率也很高。禽蛋經(jīng)過加工,可以制成各種深受消費(fèi)者喜愛的傳統(tǒng)風(fēng)味的蛋制品,如松花蛋、咸蛋等。1國(guó)內(nèi)外對(duì)鳥類和蛋質(zhì)量的檢測(cè)1.1血斑的檢測(cè)光學(xué)無損檢測(cè)的原理是:光照射到物體上以后,光能一部分被外表面反射;一部分進(jìn)入物體內(nèi)遇到細(xì)胞結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生散射,或被物體所吸收;其余部分則透過物體。這幾部分比例的大小,取決于被照物體的表面狀況、內(nèi)部成分、折射率以及入射光的波長(zhǎng)等因素。物體的透光程度常用光密度來度量,它是物體透射率倒數(shù)的對(duì)數(shù),只要找出光密度或透射率與蛋內(nèi)部品質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系就可判斷其內(nèi)部品質(zhì)。20世紀(jì)50年代,美國(guó)就研究利用光學(xué)技術(shù)探測(cè)蛋的血斑,現(xiàn)已在實(shí)際中得到了應(yīng)用。1989年,吳守一等分析了光密度和透射率與雞蛋內(nèi)部品質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系,通過對(duì)雞蛋新鮮度的追蹤試驗(yàn),找出了雞蛋透射率值與一般新鮮度指標(biāo)(哈夫值、蛋黃指數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮)之間的相關(guān)關(guān)系,并建立了雞蛋新鮮度的影響因子,得出了相應(yīng)的等級(jí)分界值,為雞蛋無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)雞蛋新鮮度分級(jí)裝置提供了理論參考。1993年,方如明等人為提高雞蛋內(nèi)部品質(zhì)光特性無損檢測(cè)的精度,建立了雞蛋的光學(xué)模型,找出了整蛋、蛋內(nèi)容物、蛋殼三者透射特性之間的關(guān)系,通過試驗(yàn)研究得到了雞蛋內(nèi)部品質(zhì)指標(biāo)(哈夫值)與整蛋投射率、蛋殼顏色和外形參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系。1995年,日本農(nóng)林水產(chǎn)省家畜衛(wèi)生試驗(yàn)場(chǎng)的安藤義路發(fā)現(xiàn)了一旦對(duì)雞蛋照射紫外線,雞蛋本身就會(huì)發(fā)出熒光,而且越是新鮮的雞蛋,其發(fā)光越強(qiáng)烈。1996年,陳斌等人研究雞蛋主要成分的光譜透射特性,分析了它們的光譜透射曲線和存放時(shí)間的變化趨勢(shì),并對(duì)雞蛋做了大量的跟蹤試驗(yàn),探索通過測(cè)量雞蛋的光譜透射特性評(píng)價(jià)雞蛋品質(zhì)的新方法,為進(jìn)一步設(shè)計(jì)全自動(dòng)雞蛋品質(zhì)檢測(cè)設(shè)備提供了有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。2002年,劉燕德等為了更好地?zé)o損檢測(cè)雞蛋的新鮮度,分析雞蛋內(nèi)部品質(zhì)與透射特性的相關(guān)關(guān)系,從而對(duì)雞蛋的新鮮度做出估量,研究了波長(zhǎng)在200~600nm范圍內(nèi)雞蛋新鮮度的光特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:在波長(zhǎng)為400~600nm的可見光區(qū)域,利用雞蛋的透射特性對(duì)其新鮮程度進(jìn)行無損檢測(cè)和分級(jí)具有可行性。1.2蛋白檢測(cè)和蛋白比檢測(cè)機(jī)器視覺技術(shù)是20世紀(jì)70年代初期在遙感圖片和生物醫(yī)學(xué)圖片分析兩項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)取得卓有成效的成果后,開始嶄露頭角的。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)硬件成本的下降及運(yùn)行速度的提高,在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)和分級(jí)領(lǐng)域,應(yīng)用機(jī)器視覺系統(tǒng)已變得越來越具有吸引力。機(jī)器視覺不僅是人眼的延伸,更重要的是其具有人腦的部分功能,在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)上的應(yīng)用正是滿足了這些應(yīng)變的要求。機(jī)器視覺技術(shù)的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。以水果為例,可以一次性完成多個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè),還可以測(cè)量定量指標(biāo)。應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)有利于設(shè)計(jì)自動(dòng)分級(jí)流水線,因而機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)方面有很好的應(yīng)用前景。1991年,Elster,R.T.andGoodrum,J.W.采用直方圖均衡化和sobel算子相結(jié)合的方法檢測(cè)雞蛋表面的裂痕,從而將雞蛋分為合格品和次品兩種,檢測(cè)準(zhǔn)確性達(dá)到96%;但該方法有時(shí)會(huì)將雞蛋圖像中連在一起的白點(diǎn)誤判為裂紋,而且檢測(cè)每個(gè)雞蛋的時(shí)間平均需要25.3s。1992年,GoodrumJ.W.等人運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)研究了對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)雞蛋進(jìn)行裂紋檢測(cè)的方法,正確率達(dá)到94%;但是該方法需要根據(jù)雞蛋的大小不時(shí)調(diào)整軟件的校準(zhǔn)刻度,影響了檢測(cè)速度。1994年,Patel等人通過獲取圖像的直方圖來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),檢測(cè)有裂紋的雞蛋和A級(jí)雞蛋,模型準(zhǔn)確率為90%,速度有了顯著地提高。在1995~1998年間,Patel用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)繼續(xù)研究檢測(cè)有裂紋的雞蛋,準(zhǔn)確率為87.8%,有污點(diǎn)的準(zhǔn)確率為85%,準(zhǔn)確率較低。1998年,Nakano,K.J.用彩色圖像采集系統(tǒng),檢測(cè)有裂紋雞蛋準(zhǔn)確率為96.8%,檢測(cè)破裂雞蛋準(zhǔn)確率為98.5%,檢測(cè)臟蛋準(zhǔn)確率為97.3%,檢測(cè)正常雞蛋準(zhǔn)確率為96.8%,總體準(zhǔn)確率為97.2%,雖然準(zhǔn)確率較高;但該系統(tǒng)只能檢測(cè)白殼蛋。1999年,Keigokuchida,MihoFukaya指出蛋黃蛋白比與圖像的紅、綠、藍(lán)成分間系數(shù)顯著相關(guān),選用來自4條生產(chǎn)線的不同種源的蛋品,通過獲取蛋品的4個(gè)角度的圖像,利用計(jì)算機(jī)圖像統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)蛋黃蛋白比進(jìn)行無損檢測(cè),將預(yù)測(cè)和實(shí)際檢測(cè)結(jié)果分為5級(jí),預(yù)測(cè)和實(shí)際檢測(cè)結(jié)果0誤差的準(zhǔn)確率為76.1%,誤差為0~1%的準(zhǔn)確率為100%;由于要提取紅、綠、藍(lán)成分分量以及統(tǒng)計(jì)分析方法的使用,影響了檢測(cè)速度。1995年,蘇臣根據(jù)蛋白、蛋黃、蛋殼在光照中的不同特征,將雞蛋分為新鮮蛋、散黃蛋、搭殼蛋、腐臭蛋、胚胎發(fā)育蛋、無精蛋等類型,利用雞蛋的灰度直方圖,進(jìn)行了6類雞蛋品質(zhì)的檢測(cè)。但檢測(cè)的準(zhǔn)確率較低,如散黃蛋、搭殼蛋的誤判率分別達(dá)到13.3%和16.7%,而且速度較慢,判定每個(gè)蛋的時(shí)間為4.5s。1997年,楊秀坤從算法和理論入手,將遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與彩色計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行雞蛋新鮮度檢測(cè),將雞蛋分為合格與不合格兩種。2000年,周維忠在研究鴨蛋孵化時(shí),在孵化早期選擇了H、I、S彩色模型,利用量化后的色度值作為種蛋顏色內(nèi)部特征參數(shù),采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器判別孵化中種蛋成活可能性;在孵化中期,選擇了形態(tài)學(xué)方法判別孵化中種蛋成活可能性。2001年,陳佳娟等人將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,建立了一套適合于孵化雞蛋可成活性自動(dòng)檢測(cè)的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng),通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)獲取了孵化雞蛋的色度直方圖,并提取了孵化雞蛋表面顏色特征,采用遺傳算法優(yōu)化了多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與權(quán)值,提高了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)速度,實(shí)現(xiàn)了孵化雞蛋可成活性的自動(dòng)檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法準(zhǔn)確率較高,并具有魯棒性和高速度。2003年,文友先等應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù),研究出鴨蛋大小及蛋心顏色自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng),鴨蛋蛋殼顏色與蛋心區(qū)域顏色信息有關(guān),可用光密度值進(jìn)行模糊識(shí)別。該系統(tǒng)運(yùn)用機(jī)器識(shí)別的方法對(duì)鴨蛋蛋心顏色、蛋殼厚度、蛋的新鮮度以及蛋重進(jìn)行檢測(cè),建立的模型能夠使蛋心顏色檢測(cè)在(-2,2)級(jí)上的準(zhǔn)確率達(dá)到91%,蛋重檢測(cè)在(-2,2)kg上的準(zhǔn)確率達(dá)到93%。蛋厚的準(zhǔn)確率達(dá)到81%,新鮮度達(dá)到82%。1.3雞蛋新鮮度與電導(dǎo)率關(guān)系討論禽蛋的電學(xué)特性是利用對(duì)禽蛋的電導(dǎo)率的差異,建立與其相關(guān)的模型來檢測(cè)禽蛋的品質(zhì)。1991年,劉熙等人對(duì)不同新鮮度的雞蛋進(jìn)行了pH值、TVBN和電導(dǎo)率的檢測(cè),通過對(duì)其結(jié)果的分析得出,隨著雞蛋新鮮度的降低,雞蛋的電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì);反之,電導(dǎo)率升高。雞蛋內(nèi)容物不同組分之間的電導(dǎo)率值有明顯的差異,以蛋清最高,蛋黃最低,并由此提出了用電導(dǎo)率檢測(cè)雞蛋的電導(dǎo)率值作為判斷雞蛋的新鮮度的方法。1996年,沈林生等人設(shè)計(jì)研究出用生物電鑒別受精蛋的檢測(cè)裝置。其研究結(jié)果表明:大部分受精蛋孵化48h后其直流電位的波形呈現(xiàn)方波,而無精蛋近似于直線;通過在種雞場(chǎng)對(duì)受精蛋檢測(cè)裝置的實(shí)測(cè)考核,其判別三胚齡孵化受精蛋的準(zhǔn)確率達(dá)到91.7%。1.4對(duì)激發(fā)雞蛋聲脈沖的檢測(cè)利用動(dòng)力學(xué)特性檢測(cè)禽蛋品質(zhì)的原理,是建立禽蛋的沖擊或振動(dòng)特性與禽蛋的品質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系。1992年,李其才等人研制了傳感器裝置及信號(hào)變換電路,利用動(dòng)力學(xué)原理研究禽蛋質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè),建立了數(shù)學(xué)模型,并提出了模型參數(shù)最優(yōu)化的估算方法。1992年,劉信芳等人進(jìn)行了不同材料上的鮮蛋跌落試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn),提出了動(dòng)載作用下蛋的破損用能量加以描述,并為鮮蛋的貯運(yùn)、加工裝備的設(shè)計(jì)提供了一定的依據(jù)。1999年,Coucke研究介紹了以無破壞性沖擊雞蛋的振動(dòng)頻率來設(shè)定蛋殼特性,描繪了在最低響應(yīng)頻率時(shí)的三維振動(dòng)模型(未損壞),并分析了蛋殼指標(biāo)(赤道處厚度、寬度、形狀指數(shù))與動(dòng)態(tài)硬度值之間的相關(guān)性。利用聲學(xué)沖擊特性檢測(cè)禽蛋品質(zhì)的原理,是根據(jù)敲擊禽蛋所產(chǎn)生的聲脈沖,利用頻譜分析來研究禽蛋破損的品質(zhì)特性。1995年,公茂法等人采用的機(jī)械敲擊法,利用禽蛋被敲擊時(shí)所產(chǎn)生的聲音大小和頻率的不同這一原理,實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的自動(dòng)檢測(cè)蛋殼裂紋的方法。該方法根據(jù)敲擊產(chǎn)生的聲音信號(hào)大小來判斷雞蛋有無裂紋。當(dāng)無裂紋時(shí),聲音較大;當(dāng)有裂紋時(shí),聲音較小。2000年,Ketelaere等人利用聲學(xué)脈沖共振特征頻率特性來檢測(cè)蛋殼的裂紋,通過對(duì)整蛋的時(shí)間信號(hào)和頻率信號(hào)分析與功率譜密度的分析,得出了利用振動(dòng)雞蛋的球形動(dòng)態(tài)特性測(cè)量方法是有效的檢測(cè)雞蛋裂紋的方法,檢測(cè)裂紋精度小于0.5%。2000年,Cho等人采用聲波沖擊頻率特性來探測(cè)蛋殼的裂紋。其原理是利用系統(tǒng)聲脈沖,測(cè)量蛋殼反應(yīng)信號(hào),并分析信號(hào)的頻率范圍。檢測(cè)結(jié)果表明:破損蛋誤測(cè)為完好蛋、完好蛋誤測(cè)為破損蛋的機(jī)率分別為6%和4%,檢測(cè)速度為5個(gè)/s雞蛋。2004年,王樹才等人利用敲擊聲音信號(hào)進(jìn)行禽蛋破損檢測(cè)和模糊識(shí)別,其研究結(jié)果表明:正常蛋、破損蛋、鋼殼蛋、尖嘴蛋的敲擊聲音信號(hào)在衰竭時(shí)間、最小共振峰頻率和4點(diǎn)最大頻率差等參數(shù)上存在差異,且差異的邊界是模糊的。利用最大隸屬度原則進(jìn)行模糊識(shí)別,破損蛋的識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)95%。2005年,姜瑞涉等研究了雞蛋經(jīng)敲擊激勵(lì)后用傳感器獲取時(shí)域特性信號(hào),并進(jìn)行信號(hào)頻域分析,來檢測(cè)蛋殼裂紋。結(jié)果表明:無裂紋雞蛋的頻域特征有相似的規(guī)律性,存在一個(gè)較明顯的主頻率值,峰值突出;有裂紋雞蛋頻域特征無規(guī)律性,沒有明顯的主頻率值,峰值較紊亂;裂紋蛋上不同測(cè)點(diǎn)的頻域特性有較大差異。2我國(guó)畜禽蛋加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑在廣泛學(xué)習(xí)和了解國(guó)內(nèi)外禽蛋品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,可以看出,將新