[发明专利]基于光纤光谱的土鸡蛋或洋鸡蛋品种检测装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及农产品无损检测领域，尤其涉及一种基于光纤光谱的土鸡蛋或洋鸡蛋品种检测装置及其方法。

背景技术

随着我国鸡蛋产业的快速发展，市场中乱标土洋鸡蛋品种的现象严重，不仅影响市场的健康发展，也侵犯了消费者与生产者的权益。鸡蛋品种及产地的检测在加工、贮藏和销售等方面都非常重要。为保证市场的公平，需要建立一种快速、精确的土鸡蛋或洋鸡蛋品种鉴别技术。

市面上的鸡蛋大致分为两类：自然放养的土鸡产蛋(土鸡蛋)和人工饲养的饲料鸡产蛋(洋鸡蛋)。土鸡蛋品质安全健康，口感好，营养价值高，价格一般也较高。目前市场上主要靠人工感官鉴别鸡蛋种类，可靠性低。左瑞华等对土鸡蛋和洋鸡蛋内脂肪、蛋白质和胆固醇等化学指标作了对比研究，结果表明土鸡蛋比洋鸡蛋营养价值高。然而，上述理化方法都存在着方法复杂、检测周期长和破坏性等不足，因此，迫切需要一种准确快速的无损检测技术【左瑞华，胡恒龙，雷翠萍等.六安市售种类鸡蛋与土鸡蛋营养成分的比较分析[J].皖西学院学报，2007，23(5)】。

由于鸡蛋成分复杂，对于产地鉴别不适合采用传统的感官以及化学测量方法。近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波，这一区域内，一般有机物的近红外光谱吸收主要是含氢基团X—H(主要有O—H，C—H，N—H和S—H)等的伸缩、振动、弯曲等引起的倍频和合频的吸收。可见/近红外光谱分析技术是一种快速简便无损的分析方法，且能够用于在线检测分级，被广泛应用于食品、化工、医药等行业。汤丹明等用近红外光谱技术结合主成分分析、支持向量机用于鸡蛋种类鉴别，训练集正确识别率为100％，预测集正确识别率为97.44％。此模型单一，鲁棒性差，不利于推广【汤丹明，孙斌，刘辉军.近红外漫反射光谱鉴别鸡蛋种类[J].光谱实验室，2012，29(5)】；孙俊，刘彬等利用介电特性对鸡蛋品种进行无损检测，识别不同产地鸡蛋的准确率为97.5％，识别不同品种鸡蛋的准确率为100％。但是搭建介电特性检测平台较为麻烦，且给鸡蛋通电可能会损害鸡蛋内部物质，破坏其营养价值【孙俊，刘彬，毛罕平，武小红，杨宁，马长华.基于介电特性的鸡蛋品种无损检测研究[J].食品科学，2016，17(2)】。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于光纤光谱的土鸡蛋或洋鸡蛋品种检测装置及其方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明利用高可靠、可扩展等优点，设计了一个基于光纤光谱的土鸡蛋或洋鸡蛋品种检测装置。通过光纤光谱仪获取鸡蛋的光谱信息，并将光谱信息导入已建立的模型来检测出鸡蛋的品种。具有能够实现随时随地的对土洋鸡蛋品种检测的能力，并且有检测速度快、准确率高、适用环境、无损等优点，有着重要的现实价值。现有市场上还未出现土洋鸡蛋品种检测分析装置，本发明将有利于填补此方面的空白。

本发明主要针对单个鸡蛋的品种检测。与其他类似研究不同的是，本发明设计了一个基于光纤光谱的土鸡蛋或洋鸡蛋品种检测装置，可实现快速检测得到品种结果。本发明主要完成以下几项工作：

1、设计和搭建信息采集装置，采集鸡蛋的光谱信息。

2、采用直接正交信号校正(direct orthogonal signal correction，dosc)预处理算法处理采集的光谱信息；对预处理后的光谱数据进行t分布式随机邻域嵌入(t-distributed stochastic neighbor embedding，t-SNE)降维处理，提取光谱信息；采用极限学习机(extreme learning machine，ELM)算法利用训练集样本建立预测模型，并用预测集样品验证模型预测的准确性。

具体工作主要有：第一，开启计算机后打开光谱采集软件；第二，将鸡蛋放置在光谱检测装置上，利用光纤光谱仪采集光谱数据并传送到采集软件；第三，运用计算机上的检测软件获取采集的光谱信息；第四，选择预测模型；第五，计算得出结果并显示。

本发明的重难点在于：第一，如何利用光谱技术实现土洋鸡蛋品种的无损检测；第二，如何建立高效、稳定、推广性强的模型，运用于土洋鸡蛋品种检测。

具体地说，本发明的技术方案如下：

一、基于光纤光谱的土鸡蛋或洋鸡蛋品种检测装置(简称装置)

本装置包括检测对象——鸡蛋；

设置有外壳、光谱仪、数据线、光纤探测仪、可调光源、鸡蛋放置平台和计算机；

其位置和连接关系是：