试析鸡蛋食用安全品质检测方法研究

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1、华中农业大学博士学位论文鸡蛋食用安全品质检测方法研究姓名：王巧华申请学位级别：博士专业：农业机械化工程指导教师：文友先200906华中农业大学2009届博士学位论文摘要我国是蛋品大国，每年产量与消费量巨大，尤其是鸡蛋，不仅关系到国家社会经济效益，还与人民生活息息相关。鸡蛋容易发生品质变化，存在食用安全隐患，因此其品质检测尤为重要。本文利用计算机图像技术及小波变换检测鸡蛋的三项安全品质：新鲜度、带菌蛋及破损蛋。具体研究内容如下：1、为了寻找鸡蛋光反射特性及其新鲜度的变化关系，采用光谱仪采集不同新鲜程度鸡蛋的带壳蛋与内容物的光谱反射

2、曲线，对比检测鸡蛋哈夫单位，研究发现带壳鸡蛋的反射率与其壳色有关，不同壳色鸡蛋的光反射率差异明显；去壳液态整蛋的反射率与其新鲜度有关，不同新鲜度的液态整蛋的光反射特性差异明显：带壳鸡蛋在比较新鲜时光反射率最大。2、构建了用于图像采集的计算机视觉系统，分析了光源、电压、光照度等因素对鸡蛋图像质量的影响，确定了适合鸡蛋图像采集的最佳环境条件。3、系统分析了不同光源下鸡蛋图像颜色特征与新鲜度的关系。采用图像处理算法有效分离鸡蛋透射光图像区域，建立了透射光图像的整蛋、蛋清及蛋黄三区域的颜色特征与新鲜度的关系模型，结果表明，白壳蛋蛋黄区域

3、的颜色特征模型检测效果明显，褐壳蛋整蛋和蛋清区域的颜色特征模型检测效果均明显，模型相关系数均为0．9以上，且实际检验误差最小；研究了两种光源的反射光图像颜色纹理特征与新鲜度的关系，紫外光源鸡蛋新鲜度模型检测效果最好，褐壳蛋模型相关系数达0．94，哈夫值检验误差在±3之内，白壳蛋模型相关系数为0．86，检验误差在±5之内。纹理参数值与新鲜度关系不明显。4、结合鸡蛋内容物自身结构特点，研究了鸡蛋图像形态特征与新鲜度的相关关系。采取有效图像处理，使蛋黄和气室特征显现。选取蛋黄与整蛋面积比值、气室面积比与整蛋面积比值、气室高度与整蛋长轴

4、长度比值作为形态特征参数，建立三特征值与新鲜度的关系模型，研究结果表明，三比值随着新鲜度的降低而逐渐增大。蛋黄面积比与新鲜度有着显著的线性关系，气室面积比、气室高度比与新鲜度均存在显著的多项式关系。经检验通过三特征模型判别鸡蛋新鲜度的正确率均为91％以上。5、针对现有鸡蛋新鲜度衡量指标的缺陷，提出一种新型新鲜度指标⋯．当量密度，研究发现，鸡蛋当量密度随着贮藏时间的延长而逐渐下降，二者之间存在着极为显著的线性关系。大小不同的鸡蛋新鲜度变化快慢有差异，个大的鸡蛋比个小的鸡蛋新鲜度变化慢，耐贮藏。6、采用紫外分光光度计和显微图像仪研究

5、了内部感染沙门氏菌鸡蛋的生化特鸡蛋食用安全品质检测方法研究性、光学特性与显微图像特性，结果表明感染沙门氏菌鸡蛋新鲜度下降得快，在贮藏相同天数后带菌蛋吸光度比正常蛋大，带菌蛋与正常蛋的显微图像无明显差异，在本文的试验条件下用本文的方法难以鉴别沙门氏菌蛋；研究了基于图像的外壳带菌蛋物理检测方法，通过紫外光源获得带菌蛋的图像特征，建立了自动识别模式，经检验模式正确率达90％，表明该方法可行。7、研究了基于小波变换的蛋壳裂纹检测。通过微型话筒和声卡采集敲击鸡蛋后的脉冲时域信号，利用信号的小波变换模极大值建立了反映信号奇异性强度和频带位置

6、的奇异性指标。分析表明，裂纹蛋的奇异性指标主要位于低频带、指标值较大；正常蛋的奇异性指标分布相对分散、指标值较小，二者有明显的区别。基于奇异指标的多层分布特征和奇异性强度，定义一个以加权平均值作为奇异指标的标准值，提出了蛋壳裂纹的多层检测方法，通过实际检验检测精度达96％。关键词：计算机视觉小波变换检测方法安全品质鸡蛋Il华中农业大学2009届博士学位论文STUDYONDETECTIONMETHODOFEGGSAFETYQUALITYABSTRA(了rOurcountryisabigcountrywithanannualhuge

7、productionandconsumptionofeggs，inparticular，chickeneggisnotonlyrelatedtothenationalsocio-economicbenefits，butalsocloselyrelatedtothedailylivesofthepeople．Eggqualityeasilychangesduringthestorage，andthishasledtofoodsafetyissues，SOtheeggqualitydetectionisparticularlyimp

8、ortant．Inthispaper，computerimagetechnologyandthewavelettransformwereusedtodetectthethreeeggsafetyquality：freshness，brokeneggandinfe