基于超声成像技术的火腿肠等级判别
识别率,特征值,1材料与方法,1材料与试剂,2火腿肠超声图像采集,3火腿肠等级测定,4图像纹理特征提取,5KNN和LS-SVM模式识别基本原理,2结果与分析,1各等级火腿肠截面超声图像与纹理特征值,2等级判别分析,3结论
邹小波 张俊俊 赵 号 石吉勇 翟晓东 胡雪桃(江苏大学食品与生物工程院 江苏镇江212013)
火腿肠是典型的肉糜制品,因其营养丰富、食用方便、风味独特且易于携带和储藏深受消费者的欢迎[1]。根据GB/T 20712-2006 中规定:火腿肠主要可划分为特级、优级和普通级[2]。不同等级的火腿肠在营养价值、口感、质构等方面具有明显差异。常见的火腿肠等级判别方法有感官评定法[3]、化学值测定法[4]及质构值测定法[5-6]。感官评定法指评价员根据已有的评价标准对火腿肠等级进行判别,具有快速、低成本等优点;然而评价员的健康状况、嗜好、情绪等不稳定因素会对感官评定的结果产生主观影响,造成人为误差,不利于科学研究和标准化生产[7]。化学值测定法是指通过对火腿肠中蛋白质、脂肪、淀粉等成分含量的测定进行分级,其结果准确可靠,然而过程繁琐、耗时耗力,不利于火腿肠品质的在线监测。质构值测定法根据不同等级的火腿肠力学性质的不同,测定火腿肠的质构特性(弹性、硬度、黏附性等)判别火腿肠等级,然而过程繁琐,耗时耗力,目前对火腿肠的质构特性评价仍以主观判断为主,缺乏系统、准确的定量研究[6]。
超声波是一种依靠介质分子间振动传播的高频(>20 kHz)机械波[8],可穿透不透光物质,常分为功率超声波与检测超声波。功率超声波携带能量较大,与试样相互作用时会改变其状态、组成、结构和功能等[9],常被用于辅助提取[10]、清洗除泡[11]等食品加工领域。检测超声波携带能量较低,作用于试样时不会改变其理化性质,且可根据反射或透射声波的相位、振幅和速度等表征试样的物理性质与品质状况[12],因此常被用于食品品质监测[13]、组分测定、异物检测[14]等领域。超声成像技术可通过超声波全面扫描试样以获取其内部结构声学特性信息,这些信息可直接转换为肉眼可见的图像,并用于食品检测领域。然而,相较于医学诊断[15]与工业检测[16],超声成像检测技术在食品检测领域还处于起步阶段。仇登高等[17]利用超声成像技术,通过对超声图像纹理特征值的分析,成功实现了对大西洋鲑早期性别的识别。不同等级的火腿肠的原材料配比不同,具有不同的内部结构与力学性能[18],而超声波对质构变化具有敏感性,通过对火腿肠的超声扫描,根据不同质构的火腿肠反射的超声波不同,可得到不同纹理特征的火腿肠超声图像,为火腿肠等级判别提供了理论依据。
本文通过对火腿肠蛋白质、脂肪、淀粉等理化指标的测定,将其分为特级、优级、普通级。通过超声成像技术采集火腿肠的超声图像,并利用图像处理技术提取图像的角二阶矩、熵、平均值等7 个纹理特征变量 ......
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