一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检方法及相关产品

技术领域

本发明属于脂肪含量速检技术领域，尤其是涉及一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检方法、装置、装置操作方法、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

雪花猪肉是脂肪大量沉积到肌肉纤维之间，形成明显的红、白相间，疑似雪花状的肉，一般肌内脂肪含量在10％以上才会明显，是极品肉的代名词。目前，只有个别的肌内脂肪能达到10％以上，形成明显的雪花状。通常情况下，雪花牛肉在市场上知名度更高，雪花牛肉以口感好、营养价值高、价格高而被公众所认知。市场上普通雪花牛肉单价在600元每斤，类比于雪花牛肉，雪花猪肉的价值也是远高于普通猪肉的。以云南的4N雪花猪为例，其价格50元每公斤，是当前普通猪肉价格的5倍。

在屠宰车间实际生产中，对于雪花猪肉的等级分类还没有一个标准化的流程与方法，对于雪花猪肉的品质定级只能采用对照卡对照的方法来给出一个大致的等级。该方法是由工作人员肉眼观察得到的，会受到人员技术素质、光线、个人主观倾向等不确定因素的影响。所以，采用肉眼人工定级的方法不能满足工业场景下的标准化生产需要。而在实验室环境下，虽然有厂家生产并销售有肉类产品的脂肪含量测定的设备，但是该类产品往往价格很高，且检测过程中还会将肉块打碎成肉糜，这会对肉的完整性造成极大的破坏而导致不能再继续销售，所以该类产品也不适合生产车间使用。

为满足屠宰车间生产使用要求，需要开发出一种价格低、使用方便且不破坏肉块品质的肌内脂肪含量速检方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检方法、装置、装置操作方法、设备和计算机可读存储介质，能够在不破坏肉块品质的前提下，完成猪肉肉品的肌内脂肪含量速检。

为达到上述目的，本发明的第一个方面公开了一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检方法，其特征在于，包括：

S1、获取肉品图像信息；

S2、将所述肉品图像信息分割成n×n的子区域；

S3、计算出每个所述子区域中脂肪块的含量；

S4、统计每个所述子区域的脂肪含量并求全局含量。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本算法采用视觉算法的方案，采取肉品图像信息，在不影响肉品品质的前提下，能够自动完成肌内脂肪含量测定。

进一步的，所述S1中利用OpenCV将图像张量读取出来。

进一步的，所述S2中n的值为8，即将采集到的所述肉品图像信息分割成64个小区域。

进一步的，所述肉品图像信息分割的具体方式是指将原图按照划窗遍历的方法做剪裁，并将每个所述子区域保存到子图像集合中。

进一步的，所述S3中，将所述子区域的肉品图像信息传给calc()函数，其中所述calc()函数中的两个参数分别为guideroi和offset；其中，guideroi是图像张量，offset是分割阈值的补偿值，其用于校准阈值达到最优分割的效果，通过所述calc()函数能够计算出每个所述小区域中脂肪块的含量。

进一步的，所述S4中将每个所述子区域的脂肪含量值求平均作为最后的值，且将每个所述子区域进行拼接，组合成一个大图并保存下来并展示。

进一步的，所述calc()函数的执行过程描述如下：

S301、将传入的肉品图像信息降采样并灰度化；

S302、做一次阈值分割，将肉块和背景分割开；

S303、做腐蚀运算，去除干扰，得到mat(out)；

S304、在mat(out)基础上寻找闭合区域；

S305、如果发现无法找到闭合区域，则直接将脂肪含量的结果返回为0，并结束本次运算；

S306、对于有闭合区域的，遍历所有的闭合区域，将闭合区域描述值个数小于3的闭合区域去除，并直接将脂肪含量的结果返回为0，并结束本次运算；

S307、统计分析该区域的灰度分布直方图，对于分布集中度达到一定阈值的则认为该区域并不存在脂肪，而全是肉，此时将脂肪含量的结果返回为0.5，并结束本次运算；

S308、生成一个全零矩阵，根据得到闭合区域生成MASK图；

S309、将MASK图和原灰度图做与运算，实现背景的灰度值全为零；

S310、将得到的去除背景的图的MAT拉直，再将其变形成二维向量；

S311、将得到的二维向量做K-mean聚类运算，得到5个中心点；

S312、将中心点的第四个值和第三个值求均值并添加上偏置值得到分割脂肪的阈值；

S313、做固定阈值分割，仅保留脂肪块区域；

S314、统计脂肪块区域的像素点个数；

S315、统计肉块的像素点个数；

S316、将S314和S315的结果做除法运算，得到该子区域的肉块的脂肪含量值。

本发明的第二个方面公开了一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检装置，包括：

底座，所述底座上设置有采样台和计算机；

采样台，用于放置雪花猪肉，所述采样台的一端连接背光板，另一端连接盖板；

盖板，所述盖板与所述底座可翻转设置，所述盖板远离所述采样台的一端连接遮光罩，所述遮光罩内设置有相机；

相机，沿着所述相机的拍摄方向上设置有光源；

光源，用于对所述相机进行补光；

触摸屏，所述触摸屏设置在所述底座一侧，用于操控并显示信息；

计算机，所述计算机分别与所述相机和所述触摸屏电连接，且所述计算机内存储有用于对猪肉肉品肌内脂肪含量速检的程序指令，当所述程序指令由处理器执行时，实现根据权利要求1-7中的任意一项所述的方法步骤。

本发明的第三个方面公开了一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检装置的操作方法，包括：

S11、切割待检肉，暴露出待检截面；

S12、对待检截面进行干燥；

S13、将待检肉置于采样台上，使待检截面朝向相机；

S14、利用相机对待检肉块拍照，并将照片传输给计算机；

S15、利用计算机得到待检肉的脂肪含量；

S16、根据计算机的预设标准对照待检肉的脂肪含量，给出肉品等级。

本发明采用视觉的解决方案，成本低、使用方便；操作人员只需将暴露出待测截面的肉块放置于采样台上，通过相机采集待测截面的图像并应用上述的速检方法自动完成肌内脂肪含量测定。

本发明的第四个方面公开了一种电子设备，包括：

处理器；

存储器，其存储有用于对猪肉肉品肌内脂肪含量速检的程序指令，当所述程序指令由所述处理器执行时，实现上述的速检方法步骤。

本发明的第五个方面公开了一种计算机可读存储介质，存储用于对猪肉肉品肌内脂肪含量速检的程序指令，当所述程序指令由处理器执行时，实现上述的速检方法步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检方法的流程示意图；

图2-a为本发明实施例的速检方法中的原始图的示意图；

图2-b为本发明实施例的速检方法中的手动截取ROI区域的示意图；

图2-c为本发明实施例的速检方法中的去灰度化的示意图；

图2-d为本发明实施例的速检方法中的找到肉块轮廓的示意图；

图2-e为本发明实施例的速检方法中的去除背景干扰的示意图；

图2-f为本发明实施例的速检方法中的阈值分割仅保留肉块轮廓的示意图；

图2-g为本发明实施例的速检方法中的统计并给出含量结果的示意图；

图3本发明实施例为肌内脂肪含量测定操作界面的示意图；

图4为本发明实施例的图像分割的示意图；

图5为本发明实施例的一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检装置的立体示意图；

图6为本发明实施例的一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检装置的一侧示意图；

图7为本发明实施例的一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检装置的操作方法流程示意图；

图8为本发明实施例的一种电子设备的示意图。

附图标记如下：

1、底座；2、采样台；3、背光板；4、相机；5、光源；6、遮光罩；7、触摸屏；8、盖板；9、处理器；10、存储器；11、通信总线；12、通信接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参照图1-2所示，本发明的第一个方面公开了一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检方法，包括：

S1、获取肉品图像信息，如图2-a得到肉品的原始图；

S2、将所述肉品图像信息分割成n×n的子区域；

S3、计算出每个所述子区域中脂肪块的含量；

S4、统计每个所述子区域的脂肪含量并求全局含量。

接上述实施例，更具体的是：

S1、读取图像，利用OpenCV将图像张量读取出来，如图2-b所示，通过OpenCV手动截取ROI区域；

S2、由于肉块较大，且分割截面难免会存在凹凸不平的情况，所以光源在肉截面上也存在不均匀的情况，且在后期的阈值分割如果采用固定阈值，将会造成误差太大情况。为应对这个问题，算法首先将获得的图像分割成n×n的小图像，n的值可以在代码中修改，通过大量的实验获得64个小区域是最好的，也即n的值是8，因为当64个小区域时，能够保证光照在肉截面分的最均匀，即实现每个小区域的光照分布均匀，因为光照越均匀，就可以保证算法在图像分割脂肪时越准确，继而算法检测得到的脂肪结果就越精确。所述图像分割是指将原图按照划窗遍历的方法做剪裁，并将每个子区域保存到子图像集合中，如图4所示，此时的n为3。

S3、将所述子区域的肉品图像信息传给calc()函数，其中所述calc()函数中的两个参数分别为guideroi和offset；其中，guideroi是图像张量(每个子区域图像，如图4中的N11)，offset是分割阈值的补偿值，其用于校准阈值达到最优分割的效果(误差补偿量可以通过操作者人为指定，直到达到目视最优分割效果为止)。需要说明的是，通过该函数，能够计算出每个小区域中脂肪块的含量，这两个参数会决定该函数运算结果。

S4、将每个所述子区域的脂肪含量值求平均作为最后的值，具体是指，每个子区域占(由于有些子区域不存在肉，所以对于这类的小区域将不会参与计算平均值)每个子区域的脂肪含量汇总成整个区域的脂肪含量占比(整体红肉和白肉)，得到不同脂肪含量占比，求平均得到最后的值；最后将每一个子区域的分割效果图像保存下来了，为了便于展示，再将S2中剪裁得到的各个子区域进行拼接，组合成一个大图并保存下来并展示。

上述calc(guideroi,offset)函数是整个脂肪含量测定算法的核心，该函数详细执行过程描述如下：

S301、如图2-c所示，将传入的图像降采样并灰度化(采用抽取蓝色通道数据作为灰度化结果)，同时找到肉块轮廓，如图2-d所示；

S302、做一次阈值分割(由于背景很黑，灰度化后背景和前景灰度值差异很大，采用阈值为25的固定阈值分割即可实现)，将肉块和背景分割开，如图2-e所示；

S303、做腐蚀运算(采用卷积核为3×3的全1矩阵做腐蚀运算，采用OpenCV内置函数实现)，去除干扰，得到mat(out)；

S304、在mat(out)基础上寻找闭合区域；

S305、如果发现无法找到闭合区域(利用OpenCV内置函数实现)，则直接将脂肪含量的结果返回为0，并结束本次运算；

S306、对于有闭合区域的，遍历所有的闭合区域，将闭合区域描述值个数小于3的闭合区域去除，并直接将脂肪含量的结果返回为0，并结束本次运算，得到肉块轮廓示意图，如图2-f所示；

S307、统计分析该区域的灰度分布直方图，对于分布集中度达到一定阈值的则认为该区域并不存在脂肪，而全是肉，此时将脂肪含量的结果返回为0.5，并结束本次运算。灰度分布直方图的统计方法就是把一幅图像中每一个像素出现的次数都先统计出来，然后把每一个像素出现的次数除以总的像素个数，得到的就是这个像素出现的频率，然后再把像素与该像素出现的频率用图表示出来，就是灰度直方图；

S308、生成一个全零矩阵，根据得到闭合区域生成MASK图；

S309、将MASK图和原灰度图做与运算，实现背景的灰度值全为零；

S310、将得到的去除背景的图的MAT拉直，再将其变形成二维向量；

S311、将得到的二维向量做K-mean聚类运算，得到5个中心点；

S312、将中心点的第四个值和第三个值求均值并添加上偏置值得到分割脂肪的阈值数据分布，找到最优分割的阈值，能够确定脂肪；

S313、做固定阈值分割，仅保留脂肪块区域；

S314、统计脂肪块区域的像素点个数；

S315、统计肉块的像素点个数；

S316、将S314和S315的结果做除法运算，得到该子区域的肉块的脂肪含量值，如图2-g所示。

该雪花猪肉肌内脂肪含量测定算法，得到的猪肉肌内脂肪含量值，相较于实验室内的脂肪含量检测设备的结果的误差，能够保证在1％以内。

基于相同的发明构思，本发明的第二个方面公开了一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检装置，如图5和图6所示，包括：

底座1，在底座1上设置有采样台2和计算机；

采样台2，用于放置雪花猪肉，采样台2的一端连接背光板3，另一端连接盖板8；

盖板8，盖板8与底座1可翻转设置，盖板8远离采样台2的一端连接遮光罩6，遮光罩6内设置有相机4；

相机4，沿着相机4的拍摄方向上设置有光源5；

光源5，用于对相机4进行补光；

触摸屏7，触摸屏7设置在底座1一侧，用于操控并显示信息；

计算机，计算机分别与相机4和触摸屏7电连接，且计算机内存储有用于对猪肉肉品肌内脂肪含量速检的程序指令，当所述程序指令由处理器执行时，实现上述的方法步骤，例如如下步骤：

S1、获取肉品图像信息；

S2、将所述肉品图像信息分割成n×n的子区域；

S3、计算出每个所述子区域中脂肪块的含量；

S4、统计每个所述子区域的脂肪含量并求全局含量。

具体的是，背光板3是单一化的背景，便于算法处理；相机4采用工业相机作为检测的传感器，具有速度快，价格低的优点，数据采集更准确；遮光罩6用于防止环境光源干扰；盖板8，盖板8一端连接遮光罩6，另一端能够遮盖部分的采样台4，用于防止环境光对算法结果的干扰。

基于相同的发明构思，如图7所示，本发明的第三个方面公开了一种猪肉肉品肌内脂肪含量速检装置的操作方法，包括：

S11、切割待检肉，暴露出待检截面，即便于相机4采集截面的脂肪含量；

S12、对待检截面进行干燥，可以用吸水布，如无纺布等；

S13、将待检肉置于采样台上，使待检截面朝向相机；

S14、利用相机对待检肉块拍照，并将照片传输给计算机；

S15、利用计算机得到待检肉的脂肪含量，计算机中存储有相关的人机交互系统软件，如上述的速检方法，可以测出脂肪含量；

S16、根据计算机的预设标准对照待检肉的脂肪含量，给出肉品等级，在系统软件中设置肉品等级的预设标准，拿S15的脂肪含量与预设标准对比，给出等级，系统软件可以为CPU等。

本发明采用视觉的解决方案，成本低、使用方便；操作人员只需将暴露出待测截面的肉块放置于采样台2上，通过相机4采集待测截面的图像并应用上述的速检方法自动完成肌内脂肪含量测定。

如图8所示，基于相同的发明构思，本发明的第四个方面公开了一种电子设备，包括：

处理器9；

存储器10，其存储有用于对猪肉肉品肌内脂肪含量速检的程序指令，当所述程序指令由所述处理器9执行时，实现上述的速检方法步骤。

更具体的是，处理器9和存储器10通过通信接口12及通信总线11完成相互之间的通信，所述通信接口12用于实现各建模软件及智能制造装备模块库等相关设备之间的信息传输，所述处理器9用于调用所述存储器10中的程序指令，例如，所述处理器9执行程序指令实施上述速检方法的如下步骤：

S1、获取肉品图像信息；

S2、将所述肉品图像信息分割成n×n的子区域；

S3、计算出每个所述子区域中脂肪块的含量；

S4、统计每个所述子区域的脂肪含量并求全局含量。

基于相同的发明构思，本发明的第五个方面公开了一种计算机可读存储介质，存储用于对猪肉肉品肌内脂肪含量速检的程序指令，当所述程序指令由处理器执行时，实现上述的速检方法步骤。更具体的是，该计算机可读存储介质上存储有程序指令，该程序指令被处理器执行时实现速检方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：

S1、获取肉品图像信息；

S2、将所述肉品图像信息分割成n×n的子区域；

S3、计算出每个所述子区域中脂肪块的含量；

S4、统计每个所述子区域的脂肪含量并求全局含量。

需要说明的是，当本发明的方案以软件产品(计算机可读存储介质)的形式体现时，该软件产品可以存储在存储器中，其可以包括若干指令用以使得计算机设备(例如个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明实施例所述方法的部分或全部步骤。前述的存储器可以包括但不限于U盘、闪存盘、只读存储器ROM、随机存取存储器(“Random AccessMemory”，简写为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明示例的执行指令的任何模块、单元、组件、服务器、计算机、终端或设备可以包括或以其他方式访问计算机可读介质，诸如存储介质、计算机存储介质或数据存储设备(可移除的)和/或不可移动的)例如磁盘、光盘或磁带。计算机存储介质可以包括以用于存储信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性，可移动和不可移动介质，例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。