基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例涉及一种基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法及系统，其中方法包括：多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入所述肉样品内部后再从所述肉样品表面漫反射出来的光线；多通道检测电路根据从所述肉样品表面漫反射出来的光线得到具有深度信息的光谱数据；计算处理设备根据所述光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程，得到约化散射系数；所述计算处理设备根据所述约化散射系数对嫩度进行预测。本发明专利技术实施例提供的基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法及系统，多通道检测电路根据光线得到具有深度信息的光谱数据，实现了检测肉样品内部的深层信息；根据约化散射系数对嫩度进行预测，实现了对肉样品进行快速无损检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及食品检测
，尤其是一种基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法及系统。
技术介绍
畜禽类肌肉的嫩度是肌肉纤维在肉质酶作用下熟化与结缔组织在一起的力学物 理特性，反映了其在被食用时口感的老嫩程度，是肌肉的主要感官和食用品质之一，是消费 者评判肉质常用指标。肌肉的嫩度由肌肉组织、结缔组织与脂肪组织的分布情况、分布数量 及理化性状等因素决定。对肌肉嫩度的评价目前主要有主观评价和客观评价这两种方法， 其中，主观评价要靠经过培训且经验丰富的专业评审人员通过品尝肌肉来判断老嫩，直观、 简单易行，但由于主观因素的干扰，例如专业评审人员的年纪的大小、味觉的不同、牙齿的 好坏等，而且主观评价方法无法量化，很难客观准确；客观评价主要借助仪器设备通过测量 肌肉的剪切力获取肌肉的老嫩程度。 现有技术中，通过将近红外光投射到所检测的肉样品上，用近红外装置对所测肉 样品进行多点光谱扫描，获得近红外范围内所含的所有光谱信息；分析上述所有光谱信息， 找出非重叠的波长窗口 ，提取所得的每个波长窗口的特征信息，通过多变量分析模型得到 所测肉样品的嫩度。 现有技术中肉样品的嫩度检测方法，由于近红外范围内所含有的光谱信息在 1100nm 2500nm波长，需要对该范围内的所有光谱信息进行建模，因此数据量巨大，且模 型维护极为困难，使用中要不断通过测量样品验证模型是否可用，而用于验证的样品还需 要进行常规检测，从而无法达到快速检测及实际应用的目的。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法及系 统，实现快速无损检测肌肉嫩度。本专利技术实施例提供一种基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法，包括 多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入所述肉样品内部后再从所述肉样品表面漫反射出来的光线； 所述多通道检测电路根据从所述肉样品表面漫反射出来的光线得到具有深度信 息的光谱数据； 计算处理设备根据所述光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方 程，得到约化散射系数； 所述计算处理设备根据所述约化散射系数对嫩度进行预测。 本专利技术实施例还提供一种基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测系统，包括多通道 检测电路和计算处理设备；其中， 所述多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入所述肉样品内部后再从所述肉样品表面漫反射出来的光线； 所述多通道检测电路根据所述光线得到具有深度信息的光谱数据； 所述计算处理设备根据所述光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程，得到约化散射系数； 所述计算处理设备根据所述约化散射系数对嫩度进行预测。 本专利技术实施例提供的基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法及系统，多通道检测电路根据光线得到具有深度信息的光谱数据，实现了检测肉样品内部的深层信息；根据约化散射系数对嫩度进行预测，实现了对肉样品进行快速无损检测。附图说明 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法一个实施例的流程示意 图2为本专利技术基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法又一个实施例的流程示意图； 图3为本专利技术基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测系统一个实施例的结构示意 图4为本专利技术基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测系统又一个实施例的结构示意图； 图5为本专利技术实施例所适用系统实施例的结构示意 图6为图5所示实施例中检测原理示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 光线从肉品组织表面入射，由于肉品组织对光线的散射与吸收作用，在肉品组织的表面所检测的漫射光携带有丰富的肉品组织的内部结构和物质含量信息，通过测量组织表面漫射光的空间分布得到与吸收、散射对应的吸收系数i^、约化散射系数P ' 3等组织光学特性参数；由于光的散射会发生在肉品内部肌纤维、结缔组织与脂肪组织及周围间质粒子之间折射率不连续的边界上，并与这些组织细胞的结构及结构变化、细胞数量和分布相关，因此肉品的嫩度由肌肉组织、结缔组织与脂肪组织的分布情况、分布数量及理化性状等因素决定，而上述因素直接影响着肉品的散射特性，并可由约化散射系数P ' s反映出来。 图1为本专利技术基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法一个实施例的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例包括如下步骤 步骤101、多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入样品内部后再从表面漫反射出来的光线； 步骤102、多通道检测电路根据从肉样品表面漫反射出来的光线得到具有深度信息的光谱数据； 步骤103、计算处理设备根据光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程，得到约化散射系数； 步骤104、计算处理设备根据约化散射系数对嫩度进行预测。 本专利技术实施例中可以采用波长范围为360 2500纳米的卤钨灯作为光源。 本专利技术实施例提供的基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法，多通道检测电路根据光线得到具有深度信息的光谱数据，实现了检测肉样品内部的深层信息；根据约化散射系数对嫩度进行预测，实现了对肉样品进行快速无损检测。 图2为本专利技术基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法又一个实施例的流程示意图，如图2所示，本专利技术实施例包括如下步骤 步骤201、光源通过光纤将光线垂直投射至肉样品表面，经肉样品后形成漫反射光线； 其中，可以采用波长范围为360 2500纳米的卤鸨灯作为光源。 步骤202、多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入样品内部后再从表面漫反射出来的光线； 其中，多通道检测电路中每一通道的光栅将不同波长的光线分开，形成与多通道检测电路中每一通道一一对应的波段；多通道检测电路中的每一通道的光传感器件分别将与多通道检测电路一一对应的波段的波长转换成模拟电信号；多通道检测电路中的数模转换电路将模拟电信号转换成光谱数据。 步骤203、多通道检测电路根据从肉样品表面漫反射出来的光线得到具有深度信息的光谱数据； 其中，由于光源投射至肉样品表面并进入所述肉样品内部后再从所述肉样品表面漫反射出来的光线，因此，多通道检测电路可以接收到肉样品的不同检测位置并经肉样品表面反射后的光线，从而使得光线具有深度信息。 步骤204、计算处理设备根据光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程，得到约化散射系数； 其中，当入射光强度恒定时，通过求解均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程的解，得到-*ln10 = //e# +——^~~*ln10 = //e# + —，且ys' > >-* ln10 = +—和.其中，OD为光谱数据，p为^时，得到 ~~^~因此根据稳态漫射方程-得到 xln10——'= 〃3/////。〃s = ^光源与多通道检测电路的距离，prff为肉样品组织的有效衰减系数，ps'为肉样品组织的约化散射系数，i^为肉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法，其特征在于，包括：　　　　多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入所述肉样品内部后再从所述肉样品表面漫反射出来的光线；　　　　所述多通道检测电路根据从所述肉样品表面漫反射出来的光线得到具有深度信息的光谱数据；　　　　计算处理设备根据所述光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程，得到约化散射系数；　　　　所述计算处理设备根据所述约化散射系数对嫩度进行预测。

【技术特征摘要】
一种基于稳态空间分辨光谱的嫩度检测方法，其特征在于，包括多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入所述肉样品内部后再从所述肉样品表面漫反射出来的光线；所述多通道检测电路根据从所述肉样品表面漫反射出来的光线得到具有深度信息的光谱数据；计算处理设备根据所述光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程，得到约化散射系数；所述计算处理设备根据所述约化散射系数对嫩度进行预测。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多通道检测电路接收光源投射至肉样品表面并进入所述肉样品内部后再从所述肉样品表面漫反射出来的光线之前还包括所述光源通过光纤将光线垂直投射至所述肉样品表面，经所述肉样品后形成漫反射光线。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多通道检测电路根据所述光线得到具有深度信息的光谱数据包括所述多通道检测电路中每一通道的光栅将不同波长的光线分开，形成与所述多通道检测电路中所述每一通道一一对应的波段；所述多通道检测电路中的所述每一通道的光传感器件分别将与所述多通道检测电路一一对应的波段的波长转换成模拟电信号；所述多通道检测电路中的数模转换电路将所述模拟电信号转换成光谱数据。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算处理设备根据所述光谱数据求解在均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程，得到约化散射系数包括根据均匀半无限大边界条件下的稳态漫射方程的解得到<formula>formula see original document page 2</formula>且<formula>formula see original document page 2</formula>时，则得到<formula>formula see original document page 2</formula> 根据所述稳态漫射方程<formula>formula see original document page 2</formula>和 /;^~^~得到<formula>formula see origi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张根伟，黄岚，王忠义，文星，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[]