專利名稱：基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及食品檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度
檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
畜禽類肌肉的嫩度是肌肉纖維在肉質(zhì)酶作用下熟化與結(jié)締組織在一起的力學(xué)物 理特性，反映了其在被食用時(shí)口感的老嫩程度，是肌肉的主要感官和食用品質(zhì)之一，是消費(fèi) 者評(píng)判肉質(zhì)常用指標(biāo)。肌肉的嫩度由肌肉組織、結(jié)締組織與脂肪組織的分布情況、分布數(shù)量 及理化性狀等因素決定。對(duì)肌肉嫩度的評(píng)價(jià)目前主要有主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)這兩種方法， 其中，主觀評(píng)價(jià)要靠經(jīng)過(guò)培訓(xùn)且經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)評(píng)審人員通過(guò)品嘗肌肉來(lái)判斷老嫩，直觀、 簡(jiǎn)單易行，但由于主觀因素的干擾，例如專業(yè)評(píng)審人員的年紀(jì)的大小、味覺(jué)的不同、牙齒的 好壞等，而且主觀評(píng)價(jià)方法無(wú)法量化，很難客觀準(zhǔn)確；客觀評(píng)價(jià)主要借助儀器設(shè)備通過(guò)測(cè)量 肌肉的剪切力獲取肌肉的老嫩程度。 現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)將近紅外光投射到所檢測(cè)的肉樣品上，用近紅外裝置對(duì)所測(cè)肉 樣品進(jìn)行多點(diǎn)光譜掃描，獲得近紅外范圍內(nèi)所含的所有光譜信息；分析上述所有光譜信息， 找出非重疊的波長(zhǎng)窗口 ，提取所得的每個(gè)波長(zhǎng)窗口的特征信息，通過(guò)多變量分析模型得到 所測(cè)肉樣品的嫩度。 現(xiàn)有技術(shù)中肉樣品的嫩度檢測(cè)方法，由于近紅外范圍內(nèi)所含有的光譜信息在 1100nm 2500nm波長(zhǎng)，需要對(duì)該范圍內(nèi)的所有光譜信息進(jìn)行建模，因此數(shù)據(jù)量巨大，且模 型維護(hù)極為困難，使用中要不斷通過(guò)測(cè)量樣品驗(yàn)證模型是否可用，而用于驗(yàn)證的樣品還需 要進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，從而無(wú)法達(dá)到快速檢測(cè)及實(shí)際應(yīng)用的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法及系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速無(wú)損檢測(cè)肌肉嫩度。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法，包括 多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)乃?br> 肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線； 所述多通道檢測(cè)電路根據(jù)從所述肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線得到具有深度信 息的光譜數(shù)據(jù)； 計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方 程，得到約化散射系數(shù)； 所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)，包括多通道 檢測(cè)電路和計(jì)算處理設(shè)備；其中， 所述多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)乃鋈鈽悠繁砻媛瓷涑鰜?lái)的光線； 所述多通道檢測(cè)電路根據(jù)所述光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)； 所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫
射方程，得到約化散射系數(shù)； 所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法及系統(tǒng)，多通道檢測(cè)電路根據(jù)光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)肉樣品內(nèi)部的深層信息；根據(jù)約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉樣品進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 圖1為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意 圖2為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法又一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖； 圖3為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例所適用系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖6為圖5所示實(shí)施例中檢測(cè)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 光線從肉品組織表面入射，由于肉品組織對(duì)光線的散射與吸收作用，在肉品組織的表面所檢測(cè)的漫射光攜帶有豐富的肉品組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)含量信息，通過(guò)測(cè)量組織表面漫射光的空間分布得到與吸收、散射對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)i^、約化散射系數(shù)P ' 3等組織光學(xué)特性參數(shù)；由于光的散射會(huì)發(fā)生在肉品內(nèi)部肌纖維、結(jié)締組織與脂肪組織及周圍間質(zhì)粒子之間折射率不連續(xù)的邊界上，并與這些組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)變化、細(xì)胞數(shù)量和分布相關(guān)，因此肉品的嫩度由肌肉組織、結(jié)締組織與脂肪組織的分布情況、分布數(shù)量及理化性狀等因素決定，而上述因素直接影響著肉品的散射特性，并可由約化散射系數(shù)P ' s反映出來(lái)。 圖1為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例包括如下步驟 步驟101、多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入樣品內(nèi)部后再?gòu)谋砻媛瓷涑鰜?lái)的光線； 步驟102、多通道檢測(cè)電路根據(jù)從肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)； 步驟103、計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)； 步驟104、計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。 本發(fā)明實(shí)施例中可以采用波長(zhǎng)范圍為360 2500納米的鹵鎢燈作為光源。 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法，多通道檢測(cè)電路根
據(jù)光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)肉樣品內(nèi)部的深層信息；根據(jù)約化散射
系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉樣品進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。 圖2為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法又一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例包括如下步驟 步驟201、光源通過(guò)光纖將光線垂直投射至肉樣品表面，經(jīng)肉樣品后形成漫反射光線； 其中，可以采用波長(zhǎng)范圍為360 2500納米的鹵鴇燈作為光源。 步驟202、多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入樣品內(nèi)部后再?gòu)谋?br> 面漫反射出來(lái)的光線； 其中，多通道檢測(cè)電路中每一通道的光柵將不同波長(zhǎng)的光線分開(kāi)，形成與多通道檢測(cè)電路中每一通道一一對(duì)應(yīng)的波段；多通道檢測(cè)電路中的每一通道的光傳感器件分別將與多通道檢測(cè)電路一一對(duì)應(yīng)的波段的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)；多通道檢測(cè)電路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光譜數(shù)據(jù)。 步驟203、多通道檢測(cè)電路根據(jù)從肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)； 其中，由于光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)乃鋈鈽悠繁砻媛瓷涑鰜?lái)的光線，因此，多通道檢測(cè)電路可以接收到肉樣品的不同檢測(cè)位置并經(jīng)肉樣品表面反射后的光線，從而使得光線具有深度信息。 步驟204、計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)； 其中，當(dāng)入射光強(qiáng)度恒定時(shí)，通過(guò)求解均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方
程的解，得到-*ln10 = //e# +——^~~*ln10 = //e# + —，且ys' > >
-* ln10 = +—和
.其中，OD為光譜數(shù)據(jù)，p為
^時(shí)，得到 ~~^~因此根據(jù)穩(wěn)態(tài)漫射方程-
得到 xln10——'
= 〃3/////。〃s = ^
光源與多通道檢測(cè)電路的距離，prff為肉樣品組織的有效衰減系數(shù)，ps'為肉樣品組織的約化散射系數(shù)，i^為肉樣品組織的吸收系數(shù)；由于肉樣品的顏色主要取決于肌肉中
6的色素物質(zhì)肌紅蛋白(Deoxygenated myoglobin,簡(jiǎn)稱Mb)禾口血紅蛋白(deoxygenated hemoglobin,簡(jiǎn)稱Hb)，肌紅蛋白和血紅蛋白與氧結(jié)合分別生成氧合肌紅蛋白(oxygenated myoglobin,簡(jiǎn)稱Mb02)禾口氧合血紅蛋白(oxygenated hemoglobin,簡(jiǎn)稱Hb02)，并且血紅 蛋白和肌紅蛋白是組織在600nm 900nm的主要吸收體，則色素物質(zhì)吸收系數(shù)P ' a為
A a = 6*/ftC//6 + 6"TO02C//6(92 +Sm>Cm> +￡"她02^她02 ，其中，￡為消光系數(shù)，其
與吸收體和波長(zhǎng)有關(guān)，可查閱相關(guān)文獻(xiàn)得到該消光系數(shù)(具體請(qǐng)參見(jiàn)文獻(xiàn)Mathcher SJ， Elwell CE， Cooper CE， et al. Performance comparison of severalpublished tissue near infrared spectroscopy algorithms. Analyticalbiochemistry. 1995,227 :54 68) ;C為吸收體的濃度。由于Mb與Hb、Mb02與Hb02在近紅外波段的吸收譜幾乎重
疊，因此方程/^^f附C
A" 二s描(C戰(zhàn)+C她)+s戰(zhàn)a(C戰(zhàn)a+CM^);此外，由于肉樣品中還有水份的很
少一部分吸收，因此肉樣品組織的吸收系數(shù)p。 = p，a+ a"。。 步驟205、計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)嫩度與約化散射系數(shù)之間的線性關(guān)系對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù) 其中，以在700nm波長(zhǎng)點(diǎn)和760nm波長(zhǎng)點(diǎn)處為例進(jìn)行示例性說(shuō)明；采用嫩度儀直 接測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例中的肉樣品獲取表示肉樣嫩度的剪切力值，同時(shí)已有前述步驟201 步驟204獲得了肉樣品在不同波長(zhǎng)處的約化散射系數(shù)，上述根據(jù)嫩度儀直接測(cè)試獲得的表 示肉樣品嫩度的剪切力值與不同波長(zhǎng)處的約化散射系數(shù)之間存在相關(guān)關(guān)系，例如，在700nm 波長(zhǎng)點(diǎn)時(shí)，剪切力值與約化散射系數(shù)之間存在如下線性關(guān)系y = -22. 187 s' +30. 609， 其中，P s'為約化散射系數(shù)，y是鮮肉剪切力值；在760nm波長(zhǎng)點(diǎn)處剪切力值與約化散射系 數(shù)之間存在如下線性關(guān)系y二-54.77i^' +27.711，其中，是約化散射系數(shù)，y是鮮 肉剪切力值；進(jìn)一步地，根據(jù)鮮肉剪切力值與肉樣品經(jīng)過(guò)常規(guī)嫩度檢測(cè)方法(參見(jiàn)中華人 民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為NY/T1180-2006)得到的嫩度值之間的線性關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn) 對(duì)肉樣品的嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法，多通道檢測(cè)電路根 據(jù)光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)肉樣品內(nèi)部的深層信息；根據(jù)約化散射 系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉樣品進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。 圖3為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，
如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例包括多通道檢測(cè)電路31和計(jì)算處理設(shè)備32 ; 其中，多通道檢測(cè)電路31光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)?br> 所述肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線；多通道檢測(cè)電路31根據(jù)從肉樣品表面漫反射出來(lái)的
光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)；計(jì)算處理設(shè)備32根據(jù)光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大
邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)；計(jì)算處理設(shè)備32根據(jù)約化散射系數(shù)對(duì)嫩
度進(jìn)行預(yù)測(cè)。 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)，多通道檢測(cè)電路根 據(jù)光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)肉樣品內(nèi)部的深層信息；根據(jù)約化散射 系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉樣品進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。
圖4為本發(fā)明基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意
圖，如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例包括多通道檢測(cè)電路41和計(jì)算處理設(shè)備42 ; 其中，多通道檢測(cè)電路41接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后
再?gòu)乃鋈鈽悠繁砻媛瓷涑鰜?lái)的光線；多通道檢測(cè)電路41根據(jù)從肉樣品表面漫反射出
來(lái)的光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)；計(jì)算處理設(shè)備42根據(jù)光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)
限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)；計(jì)算處理設(shè)備42根據(jù)約化散射系數(shù)
對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。 進(jìn)一步地，多通道檢測(cè)電路41包括光柵411、光傳感器件412、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 413 ;其中，光柵411用于將不同波長(zhǎng)的光線分開(kāi)，形成與多通道檢測(cè)電路一一對(duì)應(yīng)的波段； 光傳感器件412用于分別將與多通道檢測(cè)電路一一對(duì)應(yīng)的波段的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)； 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路413用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光譜數(shù)據(jù)。 進(jìn)一步地，計(jì)算處理設(shè)備42還可以包括第一計(jì)算單元421、第二計(jì)算單元422 ; 其中，第一計(jì)算單元421用于根據(jù)均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程的解得到
柳，" 2
'*ln10 = //e# + —，i >>^時(shí)，則得到 ~^~第二計(jì)算
單元422根據(jù)所述穩(wěn)態(tài)漫射方程~^~* ln10 = + —和 ~^~得到
5yO P ~ = V爭(zhēng)A"
,3/7 /7 ;其中，OD為光譜數(shù)據(jù)，P為光源與所述多通道檢測(cè)電
路的距離，Prff為肉樣品組織的有效衰減系數(shù)，Ps'為肉樣品組織的約化散射系數(shù)，i^為 肉樣品組織的吸收系數(shù)。 進(jìn)一步地，計(jì)算處理設(shè)備42還包括預(yù)測(cè)單元423 ;預(yù)測(cè)單元423根據(jù)所述嫩度與 所述約化散射系數(shù)之間的線性關(guān)系對(duì)所述嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)，多通道檢測(cè)電路根 據(jù)光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)肉樣品內(nèi)部的深層信息；根據(jù)約化散射 系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉樣品進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例所適用系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為圖5所示實(shí)施例中 檢測(cè)原理示意圖；如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例包括光源51、肉樣品52、四通道檢測(cè)單元53、 中央控制單元54，信號(hào)處理單元55、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元56、計(jì)算機(jī)57 ;其中，四通道檢測(cè)單元 53、中央控制單元54、信號(hào)處理單元55、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元56可以實(shí)現(xiàn)圖3和圖4所示實(shí)施例 中多通道檢測(cè)電路的功能；計(jì)算機(jī)57可以實(shí)現(xiàn)圖3和圖4所示實(shí)施例中計(jì)算處理設(shè)備的功 能。 其中，光源51通過(guò)光纖垂直入射到肉樣品52的表面，在肉樣品52表面距離光源 51中心不同距離Pl、 p2、 p3、 P4處有四通道檢測(cè)單元53，光線通過(guò)四通道檢測(cè)單元53 的四個(gè)線陣電荷耦合器件(Charge Coupled Device,簡(jiǎn)稱CCD)檢測(cè)器成為模擬電信號(hào)，模 擬電信號(hào)被傳送到信號(hào)處理單元55，信號(hào)處理單元55將模擬電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，然后將 模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光譜數(shù)據(jù)，光譜數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元56中，通過(guò)中央控制單元56讀
8取出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元56中存儲(chǔ)的光譜數(shù)據(jù)后經(jīng)由通用串行總線(Universal Serial BUS，簡(jiǎn) 稱USB)接口傳至計(jì)算機(jī)57，計(jì)算機(jī)57根據(jù)光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn) 態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)，根據(jù)約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)；此外，中央控制單元 54可以為四通道檢測(cè)單元53、信號(hào)處理單元55和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元56提供驅(qū)動(dòng)時(shí)序。
如圖6所示，在四通道檢測(cè)時(shí)，肉樣品52表面距離光源51中心的距離分別為P 1、 P 2、 P 3、 P 4，則四通道檢測(cè)單元53中的四個(gè)線陣CCD檢測(cè)器通過(guò)距離信息獲取到肉樣品 52表面的深度信息。 上述本發(fā)明實(shí)施例中，四通道檢測(cè)單元53根據(jù)光線得到具有深度信息的光譜數(shù) 據(jù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)肉樣品內(nèi)部的深層信息；計(jì)算機(jī)57根據(jù)約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)肉樣品進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。 進(jìn)一步地，為了更好地實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，將光線經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直后通過(guò)入射光纖從肉 樣品表面入射，將從肉樣品表面漫反射后的光線經(jīng)過(guò)檢測(cè)光纖傳輸至多通道檢測(cè)電路，從 而使得多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面肉樣表面并進(jìn)入樣品內(nèi)部后再?gòu)谋砻?漫反射出來(lái)的光線；進(jìn)一步地，將光源與檢測(cè)光纖排列成直線狀，將檢測(cè)光纖與入射光纖之 間的距離設(shè)置在6mm 10mm。 上述本發(fā)明實(shí)施例中的肉樣品，具體可以為經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)屠宰加工并且經(jīng)過(guò)衛(wèi)生檢疫 部門檢驗(yàn)合格的、未經(jīng)任何處理的新鮮豬肉、新鮮牛肉、新鮮羊肉等可食的畜禽類肌肉。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序 指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí) 行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M、 RAM、磁碟或者光盤 等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。 最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
權(quán)利要求
一種基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法，其特征在于，包括多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)乃鋈鈽悠繁砻媛瓷涑鰜?lái)的光線；所述多通道檢測(cè)電路根據(jù)從所述肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)；計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)；所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)乃鋈鈽悠繁砻媛瓷涑鰜?lái)的光線之前還包括所述光源通過(guò)光纖將光線垂直投射至所述肉樣品表面，經(jīng)所述肉樣品后形成漫反射光線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多通道檢測(cè)電路根據(jù)所述光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)包括所述多通道檢測(cè)電路中每一通道的光柵將不同波長(zhǎng)的光線分開(kāi)，形成與所述多通道檢測(cè)電路中所述每一通道一一對(duì)應(yīng)的波段；所述多通道檢測(cè)電路中的所述每一通道的光傳感器件分別將與所述多通道檢測(cè)電路一一對(duì)應(yīng)的波段的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)；所述多通道檢測(cè)電路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光譜數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)包括根據(jù)均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程的解得到<formula>formula see original document page 2</formula>且<formula>formula see original document page 2</formula>時(shí)，則得到<formula>formula see original document page 2</formula> 根據(jù)所述穩(wěn)態(tài)漫射方程<formula>formula see original document page 2</formula>和 /;^~^~得到<formula>formula see original document page 2</formula>其中，OD為所述光譜數(shù)據(jù)，P為所述光源與所述多通道檢測(cè)電路的距離，Peff為所述肉樣品組織的有效衰減系數(shù)，P s'為所述肉樣品組織的約化散射系數(shù)，P a為所述肉樣品組織的吸收系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)包括所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述嫩度與所述約化散射系數(shù)之間的線性關(guān)系對(duì)所述嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
6. —種基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括多通道檢測(cè)電路和計(jì)算處理設(shè)備；所述多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)乃鋈鈽悠繁砻媛瓷涑鰜?lái)的光線；所述多通道檢測(cè)電路根據(jù)從肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)；所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)；所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多通道檢測(cè)電路包括光柵、光傳感器件、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；所述光柵用于將不同波長(zhǎng)的光線分開(kāi)，形成與所述多通道檢測(cè)電路一一對(duì)應(yīng)的波段；所述光傳感器件用于分別將與所述多通道檢測(cè)電路一一對(duì)應(yīng)的波段的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光譜數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算處理設(shè)備包括第一計(jì)算單元，用于根據(jù)均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程的解得到<formula>formula see original document page 3</formula>第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述穩(wěn)態(tài)漫射方程~ * ln 10 = + —和陽(yáng)得到，_ ^_^其中，OD為所述光譜數(shù)據(jù)，P為所述光源與所述多通道檢測(cè)電路的距離，Peff為所述肉樣品組織的有效衰減系數(shù)，P s'為所述肉樣品組織的約化散射系數(shù)，P a為所述肉樣品組織的吸收系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6 8任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算處理設(shè)備還包括預(yù)測(cè)單元，用于根據(jù)所述嫩度與所述約化散射系數(shù)之間的線性關(guān)系對(duì)所述嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法及系統(tǒng)，其中方法包括多通道檢測(cè)電路接收光源投射至肉樣品表面并進(jìn)入所述肉樣品內(nèi)部后再?gòu)乃鋈鈽悠繁砻媛瓷涑鰜?lái)的光線；多通道檢測(cè)電路根據(jù)從所述肉樣品表面漫反射出來(lái)的光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)；計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述光譜數(shù)據(jù)求解在均勻半無(wú)限大邊界條件下的穩(wěn)態(tài)漫射方程，得到約化散射系數(shù)；所述計(jì)算處理設(shè)備根據(jù)所述約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例提供的基于穩(wěn)態(tài)空間分辨光譜的嫩度檢測(cè)方法及系統(tǒng)，多通道檢測(cè)電路根據(jù)光線得到具有深度信息的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)肉樣品內(nèi)部的深層信息；根據(jù)約化散射系數(shù)對(duì)嫩度進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉樣品進(jìn)行快速無(wú)損檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/31GK101694462SQ20091023591
公開(kāi)日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者張根偉, 文星, 王忠義, 黃嵐 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);