[发明专利]一种基于高光谱图像技术识别中华绒螯蟹品质的方法

说明书

本发明公开了一种基于高光谱图像技术识别中华绒螯蟹品质的方法，步骤1，采集中华绒螯蟹样本：包括若干雌蟹和若干雄蟹；步骤2，获取中华绒螯蟹品质：根据农业标准NY‑5064‑2001中华绒螯蟹感官指标鉴别中华绒螯蟹样本的品质；步骤3，采集高光谱图像并校正；步骤4，获取感兴趣区域的光谱信息；步骤5，提取腹部光谱特征变量和背部图像特征变量，对获取的蟹壳面高光谱图像和腹部面光谱信息进行PCA分析，获得能够表征样本原始信息的前3个主成分背部图像纹理特征信息和腹部光谱信息；步骤6，构建鉴别模型，所述鉴别模型采用LS‑SVM模型；利用构建好的鉴别模型识别中华绒螯蟹的品质。本发明克服了人工鉴别慢、受主观影响的缺点，提高中华绒螯蟹智能化检测水平。

技术领域

本发明属于水产品无损检测技术领域，具体涉及一种基于高光谱图像技术的中华绒螯蟹品质快速无损检测方法。

背景技术

中华绒螯蟹是我国重要的名贵水产品，不仅味道鲜美，而且还含有丰富的蛋白质、维生素及钙、磷、铁等微量元素，具有较高的营养价值。随着人们生活质量的不断提高，中华绒螯蟹的需求量也逐年增加，作为水产业中的佼佼者，年产量已达数万吨。为了满足市场日渐增长的需求，中华绒螯蟹的养殖产量也在逐年增长；现市场上90％以上的中华绒螯蟹通过鲜活的原料形式进行销售，价格，浮动空间较大；目前中华绒螯蟹分级指标主要为重量、雌雄和成熟度指标，以人工挑拣、称重的分级为主，其人为因素对中华绒螯蟹分级影响较大，且具有劳动强度大，人工成本高，生产规模小等诸多缺点；效率低下的人工分级已经无法满足商品蟹季节的需求性和保鲜性。

按感官评定法从中华绒螯蟹的外部形态特征、生物学特征和生物学指数可以评定中华绒螯蟹的品质等级。中华绒螯蟹在养殖条件下，大眼幼体及豆蟹经过3-5个月时间的生长，至每年秋冬季节性腺发育成熟，成熟的中华绒螯蟹全身甲壳硬实、绒毛浓密，雌蟹腹脐浑圆、厚实，雄蟹鳌足发达，交接器骨至化。雌蟹未成熟的显著特征是脐的最末一节呈等腰(或等边)三角形，而成熟蟹的脐最末一节均呈扇形。中华绒螯蟹未成熟个体背部及步足上的黑色斑点分布不均匀，而呈现出不规则的斑纹，而且从腹甲的第一、二节体表可看见黄色的肝胰腺。成熟雄蟹点分布均匀，没有明显的花纹，而且从腹甲的第一节和第二节看不见黄色的肝胰腺。

高光谱成像技术集光谱分析技术和计算机视觉于一体，既含光谱分析技术的快速、无损、多组分检测等优点，又集计算机视觉技术的可视化、直观等优点。因其独特的优势，近年来在食品、农产品领域逐渐被研究和应用。高光谱系统工作时，光源照射到被测样品表面，因内部化学成分、组织结构等差异，在特定波段下产生不同的反射比或吸收度；光谱仪将检测到被测中华绒螯蟹的反射或吸收光后分成单色光进入图像传感器，最终获得中华绒螯蟹的高光谱图像。高光谱图像是个三维数据块，包括中华绒螯蟹在每个波段下的图像信息和图像上各像素点连续的光谱信息，图像信息反映中华绒螯蟹形状、纹理、颜色等外部品质特征，光谱信息反映中华绒螯蟹内部化学成分和物理结构等信息；通过高光谱图像技术能反映中华绒螯蟹肝胰腺成分含量、物理等特性并实现对其品质的鉴定区分。

发明内容

针对上述人工分级中华绒螯蟹的问题和不足，本发明采用高光谱成像系统实现对中华绒螯蟹品质的准确预测，结合化学计量学算法，建立数学模型实现中华绒螯蟹品质的快速、准确地检测。

基于高光谱图像技术识别中华绒螯蟹品质的建模过程具体方法分为以下几个步骤：

步骤一：中华绒螯蟹样本采集，中华绒螯蟹样本采自阳澄湖的中华绒螯蟹养殖基地，采集60只雄蟹和60只雌蟹，共120只鲜活中华绒螯蟹蟹。捕捞出水后立即用麻绳扎紧，放置入底部铺冰的泡沫箱内迅速带回实验室，利用自来水将蟹洗净，高光谱图像采集前，需用吸水纸擦去中华绒螯蟹样本表面的多余水分；

步骤二：获取中华绒螯蟹品质，参照农业标准NY-5064-2001中华绒螯蟹感官指标鉴别120只中华绒螯蟹的品质，将样本分为四组，分别为雄性优级、雄性次级、雌雄优级、雌雄次级；