光谱和成像技术检测猪肉及其制品新鲜度的研究

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1、光谱和成像技术检测猪肉及其制品新鲜度的研究StudyonDeterminationofPorkanditsProductFreshnessbySpectroscopyandImagingTechnology姓2013年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作历取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：狄瞧

2、擘如玉年。‘月4'H学位论文版权使用授权书IflHHlflllllrldllHIIJIIflfJJY2294050江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于

3、不保密口。学位论文作者签名：次重华M弓年。占月哆日指导教师签名：姒Ⅳ埠口6月。罗日江苏大学硕士学位论文摘要猪肉及其制品是我国居民主要的肉类消费品，它们的品质关系到消费者的身体健康，新鲜度是评价猪肉及其制品品质的重要指标。为了实现猪肉及其制品新鲜度快速、准确、无损检测，本课题开展了光谱和成像技术检测猪肉及肴肉新鲜度的研究，主要内容如下：1．利用课题组自行设计的基于近红外光谱仪和电荷耦合器件(CCD)成像系统的多传感器信息融合装置，同时采集猪肉样本的光谱信息和图像信息，然后利用半微量定氮法测定样品挥发性盐基氮(n，B．N)。优选TⅦ．N光谱特征波段后提取图像的12个颜色特征变量，选择反向传播

4、人工神经网络(BP．ANN)方法，将光谱特征和图像特征在特征层上进行融合，建立猪肉新鲜度的预测模型，预测集的相关系数(R)达到0．957，效果好于图像信息模型(0．746)和光谱信息模型(0．922)。2．在完成猪肉样品多传感信息采集后，利用高光谱图像装置获取样本的高光谱图像信息。首先对原始数据黑白标定，选择感兴趣区域(ROD的数据块，再分别提取ROI数据块的光谱信息和图像信息。光谱特征提取：采用标准正态变量变换(SNV)方法对原始光谱进行预处理后，选用联合区间偏最小二乘法(siPLS)算法优选光谱特征波段；图像特征提取：根据主成分分析(PCA)得到3个特征图像，提取特征图像基于灰度共生

5、矩阵的4个纹理特征参数(相关性、对比度、能量和一致性)。利用BP．ANN算法，对各特征变量进行主成分优化，建立TVB．N预测模型，预测集的R为0．952，略低于多传感器信息融合技术实验效果(R=0．957)。3．探讨高光谱图像技术检测肴肉新鲜度的可行性。获取肴肉样品的高光谱图像数据后，采用半微量定氮法和平板菌落计数法测定样品的TVB—N和细菌总数(TVC)。首先对原始高光谱数据进行黑白标定和重采样，得到ROI数据块的光谱信息和图像信息。然后利用siPLS方法分别提取TVB．N和TVC的光谱特征波段。根据PCA得到的4张特征图像，并提取特征图像基于统计矩的6个纹理特征参数。选用光谱角匹配(

6、SAM)方法区分特征图像中瘦肉和明胶区域，单独提取瘦肉图像的纹理特征，来分析肴肉中瘦肉和明胶的不规则分布对预测模型光谱和成像技术检测猪肉其制品新鲜度的研究的影响。结合光谱特征和图像特征，建立基于BP—ANN的肴肉TVB．N和TVC预测模型，得到TVB．N和TVC最佳预测模型的R分别为0．81和0．88，且两最佳模型都是光谱特征结合完整图像纹理特征时取得的。结果表明，高光谱图像技术可以用于肴肉新鲜度检测，且肴肉中瘦肉和明胶的不规则分布只要在合适的图像纹理特征提取方法下对所建模型影响效果不大。4．肴肉高光谱预测模型建立中特征图像的筛选。基于siPLS方法得到的特征波段，采用GA．PLS算法分

7、析，根据波段被使用频率情况筛选特征波长，得到T、仍．N特征波长是511．09nm，528．79nm，674．14nmand740．86nm，TVC特征波长是654．25nm，619．87nm，668．91nmand693．12nm，再找到对应的特征图像，提取完整特征图像和纯瘦肉图像的基于统计矩的纹理特征，结合光谱特征，建立基于BP．ANN的肴肉新鲜度预测模型。TVB．N和TVC的预测模型R分别为0．83和0．91，效果要好于利用PC