高光谱成像仪对包子的检测分析
发布时间:2023-03-29
浏览次数:408
本次实验对包子的混杂金属、混杂玻璃片、混杂塑料片、包子完整情况(是否有馅露出来)、有无包装纸、有何种颜色的包装纸进行了初步的检测,目的是为了分辨出包子中混杂的金属、玻璃片、塑料片,以及是否露馅、是否包含包装纸和用何种包装纸对其进行包装。
随着生活品质的提高以及消费者对食品安全意识的不断增强,消费者对包子食品安全问题越来越关注。在实际包子加工过程中,由于生产规模、生产速度、包子馅的加工机械等的影响,包子在生产过程其表面可能会存在污物或包子露馅、包子发霉等问题,因而存在严重的食品安全隐患。
成像技术和光谱技术是传统的光学技术的两个重要方向,成像技术能够获得物体的影像,得到其空间信息;光谱技术能够得到物体的光学信息,进而研究其物质属性。20 世纪 70 年代以前,成像技术和光谱技术是相互独立的学科,随着遥感技术的发展,成像光谱技术迅速发展起来,它是一种快速、无损的检测技术,具有光谱分辨率高、多波段和图谱合一的特点,能在大尺度范围内识别地表并深入研究其地表物质的成分及结构。目前,成像高光谱技术已成熟应用于农业、食品、药品、化工产品、刑侦、文物保护等领域,但用于包子的品质检测目前尚未有研究者对其进行开展研究。
1. 实验目标
本次实验对包子的混杂金属、混杂玻璃片、混杂塑料片、包子完整情况(是否有馅露出来)、有无包装纸、有何种颜色的包装纸进行了初步的检测,目的是为了分辨出包子中混杂的金属、玻璃片、塑料片,以及是否露馅、是否包含包装纸和用何种包装纸对其进行包装。
2. 分析方法
2.1 波段选择方法
目前应用比较广泛的最佳波段选取方法有各波段信息量的比较、波段间相关性比较、最佳指数法(O IF)、各波段数据的信息熵和联合熵、协方差矩阵特征值法、波段指数法等。
在各种方法中,由美国查维茨提出的最佳指数法( OIF)综合考虑单波段图像的信息量及各波段间的相关性,更接近于波段选择的原则,且计算简单,易于实现,得到广泛的应用。OIF指数的计算公式如下:
其中:Si 为第i个波段的标准差,Rij为i、j 两波段的相关系数。对n波段图像,先统计计算单波段图像的标准差,计算各波段间的相关系数矩阵,再分别求出所有可能的波段组合对应的OIF指数,根据该指数大小来判断各种波段组合的优劣。指数越大,则相应组合影像所包含的信息量就越大。对OIF指数从大到小进行排序,最大O IF指数对应的波段组合即为最佳波段组合。
2.2 分类方法
利用see5.0机器学习法进行分类。see5.0机器学习规则软件是美国USGS在完成国家土地覆盖制图(NLCD)项目中开发的一个自动提取分类规则的数据挖掘工具。
3. 分析结果
图2 塑料托盘上有无包子进行判别分析
图3 包子混杂塑料片原图及分类结果
图4 包子混杂金属原图及分类结果
图5 包子混杂玻璃片原图及分类结果
图6 包子多种包装纸原图及判别结果
图7 包子露馅判别分析
图8 包子过程有无包装纸判别分析
图9 多种情形下包子品质分析
相关产品
-
红外光谱的发展、原理、特点、分类
红外光谱的发展、原理、特点、分类红外光谱的技术在各领域中的应用相继经历了很长时期,逐渐完善着自身技术在领域中的应用,且将低成本高性能作为发展与创新的主要方向。本..
-
近红外光谱技术的优缺点和应用范围
由于近红外光谱在光纤中良好的传输性,近年来也被很多发达国家广泛应用在产业在线分析中。近红外定量分析因其快速、正确已被列人世界谷物化学科技标准协会和美国谷物化学..
-
高光谱数据常见预处理方法有哪些?
高光谱在采集数据时会有成百上千个不同的波段数据,数据量巨大从而增加了数据处理的难度。而且在高光谱图像采集过程中会有来自仪器与环境的干扰,获得的光谱信号易存在噪声..
-
高光谱成像仪光谱数据特征波长的选取方法介绍
高光谱成像仪在对样品进行侧脸时,会采集多波段的光谱数据,全波段数据有较多的冗余信息,因此就需要采用一定的方法来选取样本光谱的特征波段与纹理特征的重要变量。本文..