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感官電子眼
發(fā)布時(shí)間:2023/09/26 瀏覽:

感官電子眼是一種非接觸式、非破壞式的顏色測量和影像處理儀器,可針對(duì)雜色、細(xì)小、不規(guī)則的樣品進(jìn)行顏色檢測,實(shí)現(xiàn)顏色分類統(tǒng)計(jì)等,解決色差儀只能測量平整、規(guī)則、無雜色樣品的局限。

電子眼和電子舌、電子鼻一樣,也是感官分析儀器,模擬人眼對(duì)樣品的感知,可以對(duì)食品及包裝等復(fù)雜表面的顏色及外形進(jìn)行整體或部分的視覺分析,測量食品加工、涂膜拋光、果蔬保鮮、色素去除、貨架期保藏等過程中的色澤變化,實(shí)現(xiàn)可視化質(zhì)量控制,探究食品品質(zhì)與色澤的內(nèi)在聯(lián)系等。

一、電子眼工作原理

電子眼在控制照明和成像條件下,使用高分辨率成像技術(shù), 測量顏色和形狀具有客觀性、精確性和再現(xiàn)性,不受產(chǎn)品的一致性或質(zhì)地的影響,可適用于不規(guī)則樣品,可通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)確保產(chǎn)品的可追溯性,同時(shí)分析消費(fèi)者對(duì)顏色和形狀的感知。

電子眼標(biāo)準(zhǔn)光源箱常用D65標(biāo)準(zhǔn)光源,采用1700萬像素?cái)?shù)碼相機(jī),配以150種標(biāo)準(zhǔn)色卡及均白卡校正,可以模擬多個(gè)不同光源下的顏色,利用圖像采集裝置將RGB顏色模型(RGB color model,又稱紅綠藍(lán)顏色模型)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為國際照明委員會(huì)CIE色彩體系,采用非接觸式圖像采集,支持非固體類不規(guī)則形狀的混合顏色樣品。可分開設(shè)定DL(明度差異)、DC(顏色飽和度差)、DH(顏色色調(diào)差)、DE(綜合色差值) 及MI (色變指數(shù)) 范圍,可顯示反射率及透射率,設(shè)定容差范圍,判定合格或不合格;計(jì)算各種色差值、明度值、白度值、灰度、深度、不透明度、色恒值、反射率等等(圖)。

二、色彩體系

影響物體顏色的因素很多,三個(gè)因素最重要:光源,物體,觀察者。將光源、物體、觀察者三種重要因素的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起進(jìn)行計(jì)算,最后可以得到物體的顏色數(shù)據(jù),其中最重要的有國際照明委員會(huì)CIE規(guī)定的:XYZ、Lab、LCH三種色彩體系。

XYZ是基于楊-亥姆霍茲的三原色理論提出,即一切色彩都可以由紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)這三種原色疊加得到。 XYZ 三個(gè)分量中, XY代表的是色度, 其中Y分量既可以代表亮度也可以代表色度。XYZ也分別代表了RGB三基色刺激值的概念,X、Y、Z是對(duì)R、G、B的一種線性變換。因不同的設(shè)備顯示的RGB是不一樣的,在人眼看出來是千差萬別的,因此用XYZ可以更精確地定義色彩。

通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,在色度圖(圖)中,由x、y兩軸構(gòu)成的平面圖可以描述顏色的色相和飽和度(色度)信息,x色度坐標(biāo)相當(dāng)于紅原色的比例,y色度坐標(biāo)相當(dāng)于綠原色的比例。有一條從光譜軌跡紅色端延伸至馬蹄形區(qū)域內(nèi)部的曲線,其上還標(biāo)有刻度,是由不同溫度黑體輻射在色度圖上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)形成的曲線,這條軌跡就是普朗克軌跡(Planckian locus)??潭葮?biāo)注的就是黑體溫度T的數(shù)值,隨著溫度T的升高,黑體輻射的顏色逐漸從紅色變?yōu)槌壬?、黃色、白色直至藍(lán)色。光譜的紅色波段集中在圖的右下部,綠色波段集中在圖的上部,藍(lán)色波段集中在軌跡圖的左下部。中心的白光點(diǎn)的飽和度最低,光源軌跡線上飽和度最高。

Lab分別表示了顏色的明度、紅綠、黃藍(lán),理論依據(jù)是赫林的四色學(xué)說,即有紅、綠、黃、藍(lán)四種原色(圖)。L表示顏色的明度,可以理解為深淺或者顏色中黑白的多少,L取值范圍為0~100,0為純黑色,100為純白色,L越大,顏色越亮或越淺,L越小,顏色越暗或越深。a表示顏色的紅綠方向,絕對(duì)值越大表示色度越明顯,a為正值表示含有紅光,a為負(fù)值表示含有綠光。b表示顏色的黃藍(lán)方向,絕對(duì)值越大表示色度越明顯,b為正值表示含有黃光,b為負(fù)值表示含有藍(lán)光。

LCH分別表示了顏色的明度、飽和度、色調(diào)(圖)。L的含義參考上述Lab所述。C表示顏色的飽和度或者彩度,C越大表示顏色越鮮艷,C越小表示顏色越灰暗,最小為0。H為色調(diào)角,取值范圍0~360°,在C不為0°情況下,大致上0°為紅色,45°為橙色,90°為黃色,180°為綠色,270°為藍(lán)色。

兩個(gè)顏色之間的差異是色差,例如可以用L、a、b的差異DL、Da、Db分別表示,也可以用綜合色差DE表示。

三、電子眼的應(yīng)用

1.食品及包裝品視覺喜好分析

2.產(chǎn)品穩(wěn)定性與貨架期視覺監(jiān)測

3.競爭產(chǎn)品間視覺角度比對(duì)

4.外源的顏色及材料之間的識(shí)別

5.產(chǎn)品表面顏色的分析

6.消費(fèi)者視覺愛好的分析

7.肉類肉色、脂肪色的測量以及比例計(jì)算(比如大理石紋含量)

8.電子眼可通過多個(gè)不同的生產(chǎn)點(diǎn)與標(biāo)樣比較來實(shí)現(xiàn)可視化質(zhì)量控制。

9.電子眼可用于測量食品表面的涂覆層, 比如表面的糖衣和粉末。

10.電子眼可用于收割后儲(chǔ)藏及保質(zhì)期的試驗(yàn);記錄不同的儲(chǔ)藏方式和周期下作物組分的變化。

11.電子眼可用于評(píng)估殼類物體去除甲殼后對(duì)顏色的影響。

12.電子眼可用于數(shù)字化色度值的分析, 保持產(chǎn)品在確定的允差范圍內(nèi)。

13.電子眼用于測量不同產(chǎn)品工藝下顏色外觀的改變。

14.電子眼可用于產(chǎn)品的色澤檢驗(yàn)和分析, 例如酸乳和醬料此類不可分離成分的產(chǎn)品。

15.電子眼用于產(chǎn)品可見比例的百分比測量, 比如, 混合蔬菜、色拉及蛋糕的中可見組分的比例。

16.電子眼可用于冷凍水果及蔬菜的規(guī)格的生產(chǎn)圖樣。

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