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个人收集整理 勿做商业用途 毕业设计/论文（设计类使用“毕业设计”，论文类使用“毕业论文”，此说明打印时删除）计算机视觉技术在瘦肉精快速检测中的应用学生姓名杨圣洁学 号070910089学 院计算机与电子工程学院专 业电子信息工程班 级电信0701班指导教师滕召胜职 称教 授湖 南 商 学 院2012年5月湖南商学院本科毕业设计（论文）诚信声明（单面打印，此说明打印时删除）本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计（论文)，是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业设计（论文）作者签名：（手签） 年 月 日内容摘要（单面打印，此说明打印时删除）食品安全是社会广泛关注的敏感问题,与消费者权益密切相关。本文针对当前影响较大的肉类食品瘦肉精残留问题，研究了现有瘦肉精检测技术及其不足，提出了一种基于数字图像处理与多元信息融合的瘦肉精快速检测方法，详细论述了计算机视觉技术在瘦肉精快速检测中的应用，给出了肌肉颜色、脂肪层厚度等特征参数的图像信息获取、处理、识别与描述方法.全文共分四部分。论文首先论述瘦肉精检测的意义和现有的检测方法、原理以及不足之处，引出基于数字图像处理与多元信息融合的瘦肉精快速检测的必要性与可行性。其次，本文介绍基于数字图像处理与多元信息融合的瘦肉精快速检测系统的构成与工作原理，给出系统数字图像采集部分的硬件选择与图片文件格式选择方法，探讨系统的关键研究技术。再次，本文针对系统的关键研究技术之一计算机视觉技术在瘦肉精快速检测中的应用进行深入研究，重点研究基于计算机视觉的肌肉颜色判定与脂肪层厚度检测方法。最后，总结本文的创新与不足，介绍项目研究的后续工作，展望基于数字图像处理与多元信息融合的瘦肉精快速检测方法的应用前景。在附录中,本文还将给出一些重要的程序设计，供参考之用。关键词瘦肉精快速测定；计算机视觉;肌肉颜色；脂肪厚度ABSTRACT(单面打印，此说明打印时删除）Food security is a sensitive issue with the social widespread attention, and it has close correlation with consumer rights and interests。 In this paper the issue of remnant of clenbuteral in meat food is discussed， the existing techniques for rapid clenbuteral detection and their insufficiency are studied， then a kind of method based on digital image processing and many entity information fusion is proposed. In detail the application for the computer vision technique in rapid clenbuteral detection is elaborated， and it is produced how to gain， process， recognize and descript the characteristic parameters on muscle color， fat thickness.个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理，勿做商业用途The full text is divided into four parts. At first the significance for clenbuteral detection and the existing methods, principles as well as their deficiencies are elaborated, then the necessity and feasibility on rapid clenbuteral detection based on digital image processing and many entity information fusion are drawed out.Secondly， the constitution and principle of this rapid clenbuteral detection system based on digital image processing and many entity information fusion are introduced, then it is produced how to choose the hardware and the picture document format for this digital image gathering system, the key techniques are also discussed。Next, one of the key techniques， the application of computer vision technique for rapid clenbuteral detection is researched into, the ways on muscle color determination and fat thickness detection are laid particular emphasis.Finally， the innovation and insufficiency of this paper are summarized, the following research work of this project is introduced, the application for the method of rapid clenbuteral detection based on digital image processing and many entity information fusion is prospected.At the supplement, something like program code, dialogs etc will be written. It may be helpful for the future design.KEY WORDSrapid clenbuteral detection； computer vision; muscle color; fat thickness目 录（双面打印，此说明打印时删除）1。 绪论11。1 项目研究的意义11.2 瘦肉精残留检测研究现状与发展方向21。2。1 瘦肉精猪肉感观检验法21。2.2 瘦肉精残留检测研究现状及不足21.2。3 瘦肉精残留检测发展方向51.3 本文的研究内容62. 系统构成与工作原理82.1 瘦肉精猪肉快速检验法82.2 仪器原理框图82。3 数字视觉系统82.3。1 硬件采集设备的选择92.3。2 图片文件格式的选择102。4 数字图像处理112。5 系统研究的关键技术133。 肉品图像特征选择与提取153。1 基于计算机视觉的肉品颜色判定153.1.1 肉品原始图像的R通道变换153.1.2 脂肪与肌肉R通道的灰度像素点统计173.1。3 肌肉颜色自动判定的软件实现213.2 基于计算机视觉的脂肪层厚度自动检验223.2。1 肉品原始图像的灰度图像变换223。2。2 肉品灰度图像去小域处理243.2.3 肉品脂肪层的自动识别方法253。2.4 肉品脂肪层厚度的计算263。2.5 脂肪层厚度自动检测的软件实现283。3 肌纤维饱满程度描述29参考文献33致谢35附录1 猪肉样品图像36附录2 肌肉红色度判断仿真程序37附录3 脂肪层厚度检验仿真程序39（正文另起一页.正文、结束语、参考文献、致谢、附录均双面打印，此说明打印时删除)计算机视觉技术在瘦肉精快速检测中的应用1. 绪 论瘦肉精即盐酸克伦特罗CLB（Clenbuteral），又称氨哮素、克喘素，化学名称为羟甲叔丁肾上腺素，分子式:C12H18-Cl2-N2-O，用于治疗哮喘.20世纪80年代初,美国科学家意外发现盐酸克伦特罗进入体内后能够改变养分的代谢途径，促进动物肌肉，特别是骨骼肌中蛋白质的合成，抑制脂肪的合成和积累,从而改善胴体品质，使动物生长速度加快，瘦肉相对增加10%以上,所以，称它为“瘦肉精”。1。1 项目研究的意义有关研究发现，食品中含有盐酸克伦特罗对人是有害的。盐酸克伦特罗进入体内在胃肠道吸收快,人或动物服后1520分钟即起作用，23小时血浆浓度达到峰值，作用维持时间持久,在体内代谢慢，主要分布于肝脏,在肝脏中去甲基后从尿中排出，肌肉中含量较肝脏低很多1。瘦肉精的理化性质非常稳定，需加热到172才能分解，一般的加热方法不能将其破坏。近年来，随着城乡人们生活水平的提高,畜禽肉的食用量越来越大，人们对鲜肉的质量要求越来越高.但不法商贩为牟取暴利，在牲畜喂养过程中使用含有瘦肉精饲料的现象越来越多，肉类瘦肉精超标已经成为严重威胁人们身体健康的一大公害。几年来,全国每年约有600起瘦肉精中毒重大事件上报中央和国务院，国家组织有关部门狠抓食品安全，下决心杜绝瘦肉精坑民行为。但受暴利驱动，瘦肉精违法现象却愈演愈烈.由于检测仪器的缺乏，我国长期以来屠宰执法、工商管理、卫生防疫、质量监督部门的执法检验人员不能直接定性判断含瘦肉精肉品，只能将样品提交中心城市具有瘦肉精检测仪器的单位寻求出证.由于中途移交过程和检测时间过长，造成肉品的变质或贬值。如果经检测肉品合格，执法检验人员还将面临行政诉讼和行政赔偿，大大削弱了执法的质量和效率，国家“三绿工程”（绿色生产、绿色流通、绿色消费）也因此无法畅通执行。因此，瘦肉精快速检测技术与仪器的研究刻不容缓。1。2 瘦肉精残留检测研究现状与发展方向测量信息的获取，无非是从物理、化学和生物三个角度出发，瘦肉精残留检测也是如此。其化学方面的研究方法可以归根于色谱法,生物方面的方法则归根于免疫法，关于物理检测方面目前则鲜有其例。1。2。1 瘦肉精猪肉感观检验法对于现场缺乏检验仪器的场所，有关专家提供了以下三种识别瘦肉精猪肉的感观检验法2。（1）观察活猪该法适合于宰前检疫。进栏待宰的生猪，凡皮毛异常光亮，呼吸急促,后臀部外形饱满并且突出，四肢严重颤抖或非外因而卧地不起者，可以初步判断为喂养过瘦肉精的猪。(2）观察肉品含有瘦肉精的猪肉具有以下四个方面的特点：肉色较深而鲜艳;脂肪层非常薄，往往肉皮紧贴着肌肉，中间无肥肉；后臀肌肉饱满突出；相对同畜龄品种，骨骼较软。（3)试纸测试正常新鲜猪肉多呈中性或弱碱性，宰后1小时PH值变为6。26.3，自然条件下冷却6小时以上PH值变为5。66.0；含有瘦肉精的猪肉则偏酸性，PH值明显小于正常范围.后两种方法适合于宰后检验。1。2.2 瘦肉精残留检测研究现状及不足目前，检测CLB残留的方法主要有以下几种高效液相色谱法HPLC（High Performance Liquid Chromatography）、气相色谱质谱法GCMS（Gas Chromatographic-Mass Spectrometric）、毛细管区带电泳法CZE（Capillary Zone Electrophoresis）和免疫分析技术IA(Immunoassay）,以下逐一介绍。(1）高效液相色谱法色谱法又叫层析法。它是根据各组分的物理或化学性质的差异，将多组分混合物进行分离，而后逐个分析，它是分析混合物的最有利的手段。高效液相色谱法是用高压输液泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，经进样阀注入供试品,由流动相带入柱内，当两相相对运动时，在固定相中分配系数大的组分洗脱速度较慢，分配系数小的组分洗脱速度较快,因此达到组分的分离，然后使各组分依次进入检测器,色谱信号由记录仪或积分仪记录3。HPLC比较权威，检测灵敏度高，而且假阳性率低，但其检测设备昂贵、实验成本相当高、检测时间长、对实验人员的专业要求相当高；所以除了少数有条件的实验机构将其作为科研研究或作为最后的确认方法，在常规的检测中较少使用该方法。目前,中国将HPLC法作为检测CLB残留的半确证性方法，其最低检测限范围为115ng/g4.(2）气相色谱质谱法用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱法，根据固定相的状态不同，又可将其分为气固色谱和气液色谱。质谱法是将试样分子或原子在离子源中电离，离子加速后，在质量分析器的作用下，按大小分离聚焦,可以用质谱方程式表达离子与运动轨道曲线半径R的关系。将这两种方法联合使用的GC-MS联用仪可用于有机复杂组分的分离和鉴定。GCMS常用于测定血液及组织中CLB残留。GC-MS具有较高的灵敏度，可以准确地对CLB进行定性和定量分析.测定前要对分子上羟基、氨基等极性基团衍生化，硅烷衍生物是最常用的一种，Van Rhijn等报道联合使用三甲基硅烷（TMS）和环状二甲基硅烷吗啉（DMS）两种衍生物可提高检测限5。Wilson等报道用此法检测动物组织中的CLB，检测限达到0.25ng/g6。GC-MS法优点是能在多种残留物同时存在的情况下对某种特定的残留物进行定性、定量分析。GC-MS法与HPLC法相比，检测灵敏度更高,假阳性率更低。中国将GCMS法定为检测CLB的确证性方法7。GC-MS法的缺点同HPLC相似。（3)毛细管区带电泳法CZE法非常适用于那些难以用传统的液相色谱法分离的离子化样品的分离与分析。具有很大的灵活性，操作简便，所需样品少。应用CZE技术检测人尿中CLB的残留,最低检测限达到0。5ng/ml8.精确度、准确度均已符合生物样品中残留物的检测标准；缺点是检测时间较长，需要复杂的仪器。目前使用范围不广.（4）免疫分析技术IA技术，主要有放射免疫分析技术RIA(Radioimmunoassay）和酶免疫分析技术EIA(Enzyme Immunoassay）.RIA最低检测限可达到0。5ng/g，国外已生产出RIA测定CLB的试剂盒,还建立了放射受体分析法。检测CLB较高效的EIA是酶联免疫分析技术ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)，检测限可达0。05ng/g,最高可达0.003ng/g9.ELISA试剂盒的工作基础是样品中瘦肉精和酶联瘦肉精之间为与板上经抗体包被的微孔中有限的结合位点结合而进行的竞争反应。样品或标准溶液加入到微孔中，然后加入已经稀释的酶联瘦肉精，混合物在室温下温育.在温育过程中，样品中的瘦肉精或酶联瘦肉精与固定在微孔板上的微孔中的抗体结合。温育之后，洗涤微孔板3次以去除没有结合的样品中的瘦肉精和酶联瘦肉精,加入底物进行显色反应以检测结合的酶联瘦肉精。可于白色背景上，直接用肉眼观察结果：反应孔内颜色越深，阳性程度越强，阴性反应为无色或极浅，依据所呈颜色的深浅，以“+”、“-”号表示。定量测试结果可通过用微孔板读数仪测定（650nm）10。英国的Randox Laboratories Ltd和德国的Rbiopharm公司均开发出了检测肉品、饲料中CLB残留的ELISA试剂盒11。现在国产瘦肉精检测试剂盒及试纸也已经开发成功,是由农业部、大连普瑞康生物技术有限公司及台湾三方共同研发完成。该试剂盒更加着重于对血清样本的检测,使检验结果在准确性及稳定性方面有了一定的提高,灵敏度可达到5ng/g12。不过相比前面的几种方法,ELISA法的假阳性率高则是个不争的事实，所以只能用于初步筛选, ELISA也是国家标准检测方法之一13。综上所述，HPLC、GCMS、CZE的最低检测限都在0.5ng/g以上,而且检测程序烦琐、用时长,仪器贵重、难于操作，无法用于现场检测;EIA法最低检测限可达0.05ng/g，灵敏度和精确度都符合标准,但假阳性率高而且也不能用于现场检测。表1。1给出了以上各种方法的特点比较。根据表1。1,可以考虑将几种方法联合使用。一般来说,ELISA和HPLC主要用于筛选；GCMS则具有足够的监测灵敏度，主要用于最后确认与仲裁；CZE目前使用范围不广.农业部最近发文公布了一些行业标准，以期更好地指导瘦肉精检测工作，如猪尿中克伦特罗检测方法酶联免疫吸附测定法、动物组织中盐酸克伦特罗的测定-气相色谱质谱法、饲料中盐酸克伦特罗的测定-高效液相色谱法和气相色谱质谱测定法。利用上述方法构建一个完整的瘦肉精检测体系，除测量精度可以达到要求外,原有问题仍然没有消失检测手段复杂，费用过高，检验时间过长.猪尿中克伦特罗酶联免疫吸附测定方法是猪尿中克伦特罗的残留常规快速筛选检测方法，但酶联免疫试剂盒成本较贵，为保证质量，用德国产的试剂盒一般需要30004000元，做样品时不可能只做一个样品,一般一批近40个猪尿样品一起做，最快也要12天.其它的动物组织如猪肝、猪肉的残留测定,因一般单位均没有气相色谱质谱仪（每台仪器约150万元左右)，而用酶联免疫法测定，一批样品要23周。饲料中瘦肉精残留用高效液相法测定，一个样品最快也需要12天。对于生猪和肉类食品进行瘦肉精专项检验,最低的价格一次也要200多元,这个成本无论摊给政府或企业，或是养猪户都显然难以承受.表1。1 瘦肉精检测方法比较方法检测限优点缺点标准HPLC115ng/g灵敏度高，假阳性率低检测设备昂贵、实验成本高、检测时间长、对实验人员的专业要求高是GCMS0。25ng/g与HPLC法相比，检测灵敏度更高，假阳性率更低价格昂贵,样品处理时间长,难于操作是CZE0.5ng/ml具有很大的灵活性，操作简便检测时间较长，需要复杂的仪器否ELISA0。05ng/g灵敏度和精确度高假阳性率高是1。2。3 瘦肉精残留检测发展方向需要是创造的源泉和动力，CLB残留的检测技术的发展成就了金标免疫检测技术DIGFA（Dot-immuogold Filtration Assay）和生物传感器技术BS（Biology Sensor）的进步。如果能成功研制出检测CLB残留的DIGFA试纸条和酶免疫传感器，则可克服上述四种方法的缺点，并且从定性和定量两个方面同时实现CLB残留的现场监测。因此，研制准确、方便、高效的DIGFA试纸条和酶免疫传感器将是今后检测CLB残留方法的目标和方向，值得深入研究和开发11.DIGFA是90年代在免疫渗滤法基础上建立的一种快速简单的方法，其关键技术是CLB单克隆抗体的制备、胶体金的制备、胶体金标记的单克隆抗体的制备、免疫渗滤装置的制备。若研制出特异性强、灵敏度高的CLB单克隆抗体,就能开发出具有市场潜力的检测试纸条，可实现CLB的高效现场检测。目前，在猪尿液的检测方面试纸研究已经取得了突破。由河南省农业科学院生物技术研究所、河南百澳生物工程有限公司研制生产的“盐酸克伦特罗快速检测试纸条”,采用胶体金标记克伦特罗单克隆抗体竞争性膜层析技术，通过试纸条上反应线颜色的变化,判定样品中的瘦肉精含量，只需810分钟完就可成测试，且无需添置其他仪器设备。试纸条具有敏感、特异、快速、简便的特点，基本可以适用于现场快速检测、筛选工作。BS是“迈向21世纪的医学检验技术”之一，也是当今世界上备受关注的一门综合性很强的技术领域。将生物活性物质作为敏感元件（生物识别系统）,再配上适当的换能器及输出显示装置所构成的分析工具，从而成倍地突破了微量检测的“极限”,大大加快检测过程，使得全自动无试剂检测成为可能.国外已有生物传感器技术检测CLB残留的报道,Pizzariello A应用分子印记聚合膜作为分子识别系统检测牛肝中CLB残留，证明此方法特异性强。目前利用酶的化学放大作用研制的酶免疫传感器的灵敏度最高可达0.01ng/g，比ELISA法更灵敏、更简便和快速，而且可用于各种抗原物质的测定，尤其对体液中的药物和激素的检测更为适用.1.3 本文的研究内容可惜无论上述何种方法，都是在饲料、体液（如尿液、血清）、局部组织（如猪肝）上面做文章，对于消费者来说常见也是最关心的却是最后的环节我买的这块猪肉是否含有瘦肉精。如果可以制作一个直接面对上市猪肉检测，测量速度快,操作简单、价格适中甚至便携的仪器，无疑会为瘦肉精残留检测领域带来真正的春天。据此,本文提出构建一种基于数字图像处理与多元信息融合的智能检测仪器的设想，利用计算机视觉做检测，结合人类专家经验判断给出结论，可望实现较准确的测量。实际上，智能检测在工业领域应用是早有先例。例如工业窑炉烧结带温度估测，传统、实用的方法是通过“看火工”烧结专家对窑炉火焰特征的观察,结合自己长期的经验，进行温度估测。实际上，“火焰”特征就是人眼看到的火焰图像。结合人类专家的经验所进行的温度估测具有明显的智能特征。又例如，烧结矿FeO含量的检测，传统的方法有化学分析法、磁导率法、废气分析法，烧结机尾直观观察法等。其中烧结机尾直观观察法也是通过“看火工”烧结专家从烧结机尾端面的现象判断烧结矿FeO的含量。随着数字图像处理技术的发展，神经网络、专家系统、模糊处理等智能信息技术的成熟，出现了一种新型的检测技术基于数字图像处理的智能检测技术，并已在许多相关领域取得了令人满意的成果，回转窑内火焰温度的智能检测就是一例14,对于本课题有借鉴作用。（另起一页,此说明打印时删除）2. 系统构成与工作原理本文介绍基于数字图像处理与多元信息融合的瘦肉精快速检测系统的构成与工作原理,给出系统数字图像采集部分的硬件选择与图片文件格式选择方法，探讨系统的关键研究技术。2。1 瘦肉精猪肉快速检验法感官检验含有瘦肉精的猪肉具有以下四个方面的特点：（a）肉色较深而鲜艳；（b）脂肪层非常薄，往往肉皮紧贴着肌肉，中间无肥肉;（c）后臀肌肉饱满突出；（d）骨骼较软，相对同畜龄品种。2。2 仪器原理框图本文的目的是采用物理方法对猪肉试样进行检验，模仿人类感官检验专家经验，本项目拟研究、试制一种瘦肉精快速测定仪.仪器利用计算机视觉和取样传感器,对被测试样（猪肉）的肉品颜色、脂肪层厚度、肌纤维形状等进行模糊测定，对骨骼进行定量测定，通过模糊信息与定量信息的信息融合处理，得出被测对象的瘦肉精含量程度,用数值、符号、语音等形式输出观测结果。打印输出可保存试验时间、地点、送检人姓名、检验人员编号、检验结果等记录。仪器由数字视觉系统、骨骼测定传感器、调理电路、计算机、LCD（液晶）显示、键盘、打印机等组成，如图2。1所示。2。3 数字视觉系统数字视觉系统主要完成图像的数字化.用计算机处理的图像必须是数字图像。将一幅图像进行数字化的过程就是生成一个二维矩阵的过程，数字化过程包括三个步骤：扫描、采样和量化.扫描是按照一定先后顺序对图像进行遍历的过程.采样是指在遍历过程中,在图像的每个最小寻址单元即像素位置上量测灰度值，采样结果是获得了图像的数字表示形式。量化则是将采样得到的灰度值通过模数转换等器件转换为离散的整数值。计算机系 统数字视觉系统LCD显示打印机调理电路骨骼测定传感器键 盘图2。1 瘦肉精快速测定仪原理框图2.3。1 硬件采集设备的选择视觉系统中的硬件采集设备，通常在数码相机和工业摄像头之间做出选择。两者的成像原理其实没有本质的区别，甚至可以说是完全一样的：使用镜头、光圈等成像系统来聚焦图像，将所得图像聚焦到CCD或CMOS图像传感器(半导体芯片）上，通过扫描产生电子模拟信号,然后经过A/D转换形成电子数字信号，最后以数字文件形式保存在电脑硬盘或其它存储价质上，并在网络上进行传送.目前，两者都已经支持通用串行总线USB（Universal Serial Bus）接口，在传输速率上已经不是问题.像素值和分辨率是衡量图像质量的两个重要指标.像素值越高，就意味着其产品的解析图像能力越强。分辨率是摄像头或者数码相机辨别图像的能力，在图像处理技术中,有图像分辨率和视频分辨率之分，也可以通俗地解释为静态画面捕捉时的分辨率和动态视频图像捕捉时的分辨率。实际应用中，通常是图像分辨率高于视频分辨率.早期推出的摄像头产品像素值一般在10万左右,由于技术含量不高，现在基本已被淘汰.当前市场的主流产品像素值一般在30万像素以上。摄像头所能给出的分辨率最高的基本上在640480这一档上.虽然在某些产品的说明书中出现有更高的分辨率，但是这是利用软件所能达到的插值分辨率（和扫描仪有点类似)，虽然说也能适当提高图像的精度,但和硬件分辨率比还是有一定的差距的。数码相机分辨率的高低,取决于相机中CCD芯片上像素的多少，像素越多，分辨率越高，拍摄出来的数码照片的解析度就越高，照片越清晰.现在500万像素的数码相机已经可以达到25921944的分辨率。鉴于目前摄像头分辨率不高，其主要用于运动实时系统的分析,通过采集连续多帧视频图像比较差异,以得出分析结果。如果要对静止对象的某一细节深究，则可以考虑数码相机,其内置的图像预处理硬件和软件，可以使用户获得较满意的结果。本系统需要从一幅拍摄到的猪肉图像中提取关于肌肉红色度、脂肪层厚度以及肌纤维形状三方面的特征作为进一步分析的依据，高分辨率的图像是完成准确提取的基本保证，因此拟采用500万像素的数码相机作为系统图像采集设备。2。3.2 图片文件格式的选择针对数码相机拍摄到的图像，还要考虑图片的文件格式，所谓文件格式简单地说就是保存计算机数据的方式.现在流行着许多不同的图像格式，它们都有独特的存储数据的方法。有些格式属于专用格式，也就是说只有针对专门相机才使用这种格式处理图像，专用格式有时也被称为本机格式.下面具体讨论最常使用的存储图像文件格式，以及各自的优缺点：（1)JPEG格式JPEG（Joint Photographic Exerts Group）格式的图像通常用于图像预览和超文本文档中.JPEG格式的优点之一是可以压缩图像数据，保证图像文件比较小。图像文件越小越节省磁盘空间，传输时也就越节省时间。问题是JPEG使用的是有损压缩方案，这就是说有些图像数据在压缩过程中丢失了,每打开、编辑和再保存图像一次，图像就重复被压缩一次，损失也就更多。如果需要使用JPEG格式保存图像，最好等到图像最后编辑完成再进行保存。在对图像进行处理时,使用本机程序格式或TIFF格式保存图像,这些格式能够保留所有重要的图像数据。只有在完全结束图像编辑之后再保存成JPEG,这种做法只需要压缩图像一次，保证数据丢失限制到最小范围。 （2)GIF格式GIF（Graphics InterChange Format）格式是Compuserver提供的一种图形格式，在通讯传输时较为经济，它广泛应用于Internet的网页文档中，但它只能是8位图形文件。GIF和TIFF一样都使用LZW(Lempel-Ziv-Welch）压缩，这样可以减小文件尺寸，而不会丢失任何重要图像数据.GIF的缺点是它局限于保存8位图像(256色或更低），8位图像让人感到它比较粗糙、有斑点。（3）TIFF格式TIFF(Tagged Image File Format)的出现是为了便于各种图像软件之间的图像数据交换,支持多种色彩模式，在RGB（Red 红， Green 绿， Blue 蓝）、CMYK（Cyan 青， Magenta 品红, Yellow 黄， blacK 黑)和灰度3种模式下支持Alpha通道。TIFF图像可以在大多数Macintosh和Window程序中打开和使用。当使用TIFF格式保存图像时，有时需要选择使用LZW压缩。LZW是一种无损压缩方式，在图像压缩时这种方式只废除一些无用的图像数据，所以它不会损失图像质量.然而，这种方式的图像压缩不能像用JPEG压缩方式那样大大降低图像文件的大小。（4)BMP格式BMP（Bit Map）图像文件是一种Window标准的点阵式图形文件格式,最早用于微软公司推出的Windows系统.它支持RGB、索引色、灰度和位图色彩模式,但不支持Alpha通道。考虑到图像高分辨率的要求，而内存大小与处理速度不是主要问题,本系统采用失真最小、支持最好的TIFF格式。2.4 数字图像处理对于给定的图像，消除使图像退化的因素,从而使图像的质量得以改善和使畸变得到校正的“图像图像”的变换，称为狭义的图像处理（image processing)。另一方面把分析给定的图像的结构,并提取其特征做的“图像描述”的处理过程称为图像分析（image analysis），更深入研究则有图像识别（image recognition)、图像理解(image understanding）等内容15。图像处理可定义为应用一系列方法获取、校正、增强、变换或压缩可视图像的技术，其目的是提高信息的相对质量,以便提取信息；着重强调在图像之间进行的变换。图像分析主要针对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得它们的客观信息，从而建立对图像的描述。它可看作是一个描述过程，主要研究用自动或半自动装置和设备，从图像中提取有用的测度、数据或信息，生成非图像的描述或者表示。图像分析常常依靠某种知识来说明景物中物体与物体,物体与背景之间的关系,利用人工智能技术在分析系统中进行各层次控制和有效地访问知识库正被越来越普遍地采用.图像分析的内容分为图像分割、特征选择和提取、描述等几个部分。对图像用预先存储的对象物的参照图案(有关对象物的知识）进行匹配，输出符号信息或数值信息的处理，称为图像识别。无论哪一种情形，都是依据输入图像与参照图案的匹配来实现的。图像理解的重点是在图像分析与识别的基础上进一步研究图像中各个目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行动。除图像恢复技术以外,图像处理技术在很大程度上与图像形成的过程无关.一旦图像已被采集并且已对获取过程中产生的失真进行了校正，那么所有可用图像处理技术本质上是通用的.因此，图像处理是一种超越具体应用的过程：任何为解决某一特殊问题而开发的图像处理新技术或新方法，几乎肯定能找到其他完全不同的应用领域16.有鉴于此，本文通过研究林业遥感图像的处理与模式识别过程，提出了对拍摄到的猪肉图像进行处理与分析的简单流程,如图2.2所示。预处理（校正）图像特征选择与提取图像描述数字图像信息图2.2 图像处理与分析结构图首先对获得的数字图像信息进行简单预处理，包括灰度校正或规格化、几何畸变的校正、噪声消除等处理；然后将对象从背景中分离，结合测量目的进行特征选择与提取，这也是本系统研究的关键之一;如果有必要,还可以做图像描述方面的工作,例如对于肌纤维形状的测量就要用到形状描述。由图像所获得的数量是相当大的，为了有效地实现分类识别，就要对原始数据进行变换，得到最能反映分类本质的特征,这就是特征选择和提取过程。特征选择从一个模式中提取什么特征，将因不同的模式而异，并且与识别的目的方法等有直接关系。通常图像信源特征主要有几何特征、数字特征和结构特征等。特征选择的主要任务是针对给定识别任务，按照预定判别准则，选择那些数量少，对提高正确识别贡献最大的参数作为特征，因而它主要是一个统计优化问题.特征选择的优劣最直接地影响到识别性能。特征选择还应考虑到不变性特征地选取，如图像识别中的尺寸、位置，如旋转不变性的选择17.最简单的特征选择方法是根据专家的知识挑选那些对人类最有影响的特征13,因此在本文中选择肌肉红色度、脂肪层厚度以及肌纤维形状三方面作为区分正常猪肉与含有瘦肉精问题猪肉的主要特征。所谓特征提取在广义上是指一种变换，即将样本由高维空间变换到低维空间,实际上是对选择出的图像特征如灰度或颜色、形状等属性进行计算或求出图像的特征间的空间关系。特征提取之前一般要将图像分割成若干有意义区域（潜在目标），区域里的像素与场景中的目标相对应。图像分割首先要将图像目标和背景分割开来，从而知道目标的大致位置.目前已有各种各样的方法,其中简单有效的方法是直方图分割法中的最大距离法（类间方差门限法）。它的基本思想是：在直方图取值范围内,任一灰度级可将直方图分为左右两部分,如果这两部分的灰度均值与总体的灰度均值相距最大,则该灰度级就取为分割门限。图像中凡是灰度值大于分割门限的像点，均认为是背景中的点；反之，则认为是潜在目标区域中的点。这种分割方法可以精确地找到分割门限，提取目标.2。5 系统研究的关键技术基于数字图像处理的智能检测技术的关键有两点:一是数字图像处理，包括图像处理与图像分析；二是“智能”,是指用神经网络、专家系统等人工智能方法对图像处理获得的检测信号进行判定,得出检测结论13。上述两方面的工作都由原理框图中的计算机模块来完成。计算机首先对来自数字视觉系统的图像信息做处理，获得关于肌肉红色度、脂肪层厚度以及肌纤维形状三方面测量信息，然后做模糊化处理；利用骨骼传感器对骨骼进行定量测定。然后通过模糊信息与定量信息的融合处理输出检测结果,如图2。3所示。其中肉品颜色C、脂肪层厚度T、肌纤维形状F、骨骼年龄Y为相关测量信息；相应的权值；为阈值;称为激发函数或作用函数,一般具有非线性特性，常见的激发函数有阈值型函数、饱和型函数、双曲函数、S函数、高斯函数等18；R代表输出结果.肉品颜色C脂肪层厚度T肌纤维形状F骨骼年龄Y模糊化模糊化模糊化R图2.3 瘦肉精快速测定信息融合处理过程（另起一页，此说明打印时删除）3. 肉品图像特征选择与提取对于图像主要完成的是肌肉红色度、脂肪层厚度以及肌纤维形状三方面特征的选择与提取,考虑到含有瘦肉精的猪肉样品暂时难以获得，本文首先研究如何对正常猪肉提取此三方面的特征。如果能够对正常猪肉准确完成特征提取，对于问题猪肉进行测量将只是结果数值上的不同,方法则是一样的。最后要研究的也恰恰是两种样品在数值或者描述上的差异，从而为进一步的信息融合做准备。考虑到MATLAB在数值分析方面的强大功