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基于图像光谱信息融合的鱼不同冻藏时间及冻融次数鉴别.pdf

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第30卷第6期农业工程学报Vol.30No.6 2722014年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar.2014 基于图像光谱信息融合的鱼不同冻藏时间及冻融次数鉴别 1,211,21※ 章海亮，朱逢乐，刘雪梅，何勇 （1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310058；2.华东交通大学机电工程学院，南昌330013） 摘要：应用高光谱成像技术（380～1023nm），基于信息融合实现鱼不同冻藏时间后冻融次数鉴别。首先，提 取鱼样品感兴趣区域（regionofinterest，ROI）光谱并结合竞争性自适应重加权算法（competitiveadaptivereweighted sampling，CARS）得到57个变量作为光谱信息，同时对鱼样品做主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）， 提取第一主成分图像信息如中值、协方差、同质性、能量、对比度、相关、熵、逆差距、反差、差异性、二阶距 和自相关12个灰度共生矩阵（graylevelco-occurrencematrix，GLCM）纹理特征参量，结合灰度共生矩阵纹理特 征与光谱特征，作为模型偏小最二乘支持向量机（leastsquaressupportvectormachines，LS-SVM）的输入建立区 分模型，预测集识别率达到98%。结果表明，高光谱成像技术可以用于鱼不同冷冻时间以及冻融次数的鉴别。 关键词：光谱分析；图像处理；储藏时间；竞争性自适应重加权算法；偏小最二乘支持向量机 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.06.033 中图分类号：O433·5文献标识码：A文章编号：1002-6819(2014)-06-0272-07 章海亮，朱逢乐，刘雪梅，等.基于图像光谱信息融合的鱼不同冻藏时间及冻融次数鉴别[J].农业工程学报，2014， 30(6)：272－278. ZhangHailiang,ZhuFengle,LiuXuemei,etal.Classificationoffreshandfrozen-thawedfishfilletsbasedon informationfusionofimageandspectrum[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering (TransactionsoftheCSAE),2014,30(6):272－278.(inChinesewithEnglishabstract) 不能很方便地应用于所有场合和地点。微生物方法 0引言 和生物化学方法通过定量地测定鱼肉腐败变质过 鱼类新鲜度评价及鱼肉在冷藏和冷冻过程中程的微生物活性和各种有机分子含量来确定鱼肉 的品质特性变化一直是水产品品质领域的研究热新鲜度，鉴别新鲜与冷冻－解冻鱼肉[12-15]。尽管微 点和重点之一[1-9]。但是消费者在购买鱼时，一般很生物和生化方法很有用，但是需要花费大量的时 难准确判断鱼的冷藏存储时间，也很难准确鉴别新间、精力和人员，耗材也比较昂贵，废液废弃物等 鲜鱼与冷冻后再解冻的鱼，因为冷冻鱼用合理的方对环境造成严重污染，且破坏样本将使鱼肉丧失食 法解冻后，其外观、形态与新鲜鱼相似，比较难以用价值，同时过长的检测时间无法保证数据的实时 区分。为了预防水产市场上的掺假替代现象，快速、性，不能满足在线或大规模的应用。 准确、无损地对鱼的新鲜度进行预测，及对新鲜鱼高光谱成像技术可以对生物对象中的内外部 与冷冻－解冻鱼进行鉴别，是加强水产品品质控信息进行可视化表达，拥有光谱技术和图像处理技 制、提升水产品安全性的关键。目前国内外对鱼肉术的双重优势，是一种精确至每个像素点纳米级信 新鲜度检测和新鲜与冷冻－解冻鱼肉鉴别的方法息采集，获取数据量大，能够多指标同时测定，可 有很多。感官评价，例如质量指标法，通过对鱼肉自动实现数据分析[16-19]。目前，该技术已应用于鱼 的外观、气味、颜色、质地等基本参数指标进行观肉片成分含量（脂肪[20]、水分[21]）的分布预测，新 察和评价[10-11]。虽然感官评价方法比较快速，很少鲜与冷冻－解冻鱼肉鉴别[22]的检测等。Sivertsen 或不需要仪器，但是它需要专业的评价人员，所以等[23]应用高光谱成像技术检测鱼肉的冷藏存储时 间，虽然都取得了满意的结果，但是都没有融合图 收稿日期：2013-09-11修订日期：2014-02-20像光谱信息鉴别鱼不同冷藏时间及冻融次数，本研 基金项目：国家十二五863项目（2013AA102301）；国家高技术研究究融合光谱分析技术和图像处理技术通过对不同