應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)研究羅維朋標(biāo)準(zhǔn)色片與油脂顏色的關(guān)系,得到特征參數(shù)A(R-G)和B(R/G).固定羅維朋黃色片70時(shí),最佳特征參數(shù)為B,其他情況下最佳特征參數(shù)為A.實(shí)驗(yàn)得出利用A或B計(jì)算羅維朋紅值的經(jīng)驗(yàn)方程,驗(yàn)證結(jié)果表明,不同油脂測(cè)定羅維朋紅值與計(jì)算結(jié)果的相關(guān)系數(shù)大于0.98,平均誤差小于0.4.
0前言
油脂是食品及工業(yè)的重要原料,其質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的價(jià)格與銷售.油脂顏色是油脂質(zhì)量中最直接、最直觀的質(zhì)量指標(biāo),反映了油脂產(chǎn)品的質(zhì)量以及儲(chǔ)藏過(guò)程中品質(zhì)的變化,而且是消費(fèi)者選購(gòu)油脂的重要依據(jù).因此,顏色是油脂質(zhì)量檢驗(yàn)的重要指標(biāo)之一.
油脂顏色的測(cè)定通常采用羅維朋比色法,國(guó)內(nèi)有人通過(guò)測(cè)定油脂中葉綠素、葉黃素等色素含量確定油脂的顏色,也有采用高錳酸鉀、重鉻酸鉀和碘溶液制作色階,與油脂比較確定油脂的顏色[1],所有這些測(cè)定方法都帶有主觀性,而且操作煩瑣.多年以來(lái),在油脂測(cè)定的自動(dòng)化方面有一定的發(fā)展,但仍然存在許多不足.
英國(guó)Tintometer公司于1984年推出羅維朋AF960自動(dòng)比色計(jì),該儀器既能測(cè)定歐洲色度標(biāo)準(zhǔn)黃20/紅4,又能測(cè)定美國(guó)AOCS色度標(biāo)準(zhǔn)黃70/紅20,但如果要得到較正確的結(jié)果必須將樣品稀釋,而且研究發(fā)現(xiàn),AF960和目視羅維朋比色計(jì)AF710不能形成良好的相關(guān)性[2].2004年5月在美國(guó)辛辛那提召開(kāi)的ISO國(guó)際會(huì)議上,油脂顏色報(bào)告中數(shù)據(jù)顯示:羅維朋手動(dòng)和自動(dòng)測(cè)量的測(cè)量均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、重復(fù)性以及重現(xiàn)性都存在差異[3].
20世紀(jì)90年代初,日本研制出KC—560聯(lián)機(jī)自動(dòng)光譜油脂顏色測(cè)定儀.該儀器可以自動(dòng)測(cè)定油脂顏色的變化;測(cè)定結(jié)果可以顯示于屏幕,不會(huì)發(fā)生操作上的個(gè)人偏差,測(cè)定結(jié)果和羅維朋測(cè)定值相關(guān)性較好,但黃值總體誤差較大[4].
1999年,孫鳳霞等人采用計(jì)算機(jī)圖像處理方法,成功地測(cè)定了花生油、菜籽油、棉籽油、大豆油和芝麻油的顏色,由于圖像處理避免了測(cè)定的主觀誤差,同時(shí)多次測(cè)定同一油脂顏色的重現(xiàn)性和重復(fù)性均較好[5].
筆者將圖像處理技術(shù)應(yīng)用于油脂顏色的測(cè)定,以尋找一種能快速、直接、客觀、方便的檢測(cè)方法.
1材料與方法
羅維朋比色計(jì),自制圖像采集裝置;P4計(jì)算機(jī),MATLAB數(shù)據(jù)圖像處理軟件.
顏色深淺不同的油脂:玉米油5份,棉子油8份,香油20份,菜籽油15份,大豆油20份,花生油20份.
實(shí)驗(yàn)步驟:第一,在自制的圖像采集裝置中,測(cè)定不同紅、黃色片的R、G、B值,尋找合適的實(shí)驗(yàn)測(cè)定條件;第二,按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定油脂樣品羅維朋值;第三,對(duì)不同紅、黃色片組合,采集圖像,處理分析,找到與羅維朋值有較高相關(guān)性的特征參數(shù)A(RG)和B(R/G)及函數(shù)關(guān)系;第四,采集油脂樣品圖像,圖像處理的計(jì)算值與樣品實(shí)測(cè)值比較,從而決定在不同黃值時(shí)最佳特征值,最后以新的樣品驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果的準(zhǔn)確性.
2結(jié)果與討論
2.1特征值與羅維朋紅值關(guān)系的比較
在固定其他條件下,實(shí)驗(yàn)表明亮度、對(duì)比度、飽和度的改變等對(duì)結(jié)果無(wú)影響,所以圖像采集選定在默認(rèn)條件下進(jìn)行.
固定其他實(shí)驗(yàn)條件,在不同黃色片下,測(cè)定不同紅色片,用MATLAB處理得到實(shí)驗(yàn)所需要的R、G、B值,分析這些數(shù)據(jù)得出,圖像的特征參數(shù)B(R/G)與A(R-G)與羅維朋單位紅值的相關(guān)性比較高.各個(gè)特征值與羅維朋紅值的關(guān)系曲線如圖1、圖2所示.
由圖1、圖2可以看出,在不同黃值下,A和B與紅值的關(guān)系都比較接近,但仍然有差別,所以對(duì)于不同的黃值,需要選擇不同的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系.對(duì)于參數(shù)A,雖然在羅維朋紅值大于10時(shí),函數(shù)曲線有所分開(kāi),但是各自與羅維朋紅值的相關(guān)性依然大于0.99.所以本實(shí)驗(yàn)用A和B作為實(shí)驗(yàn)選定的特征值.
同樣可以得到當(dāng)黃值為15、20、25、30、35、70時(shí),無(wú)論特征參數(shù)選擇A或者B,它們與羅維朋紅片標(biāo)準(zhǔn)單位值的相關(guān)系數(shù)都在0.99以上.
2.2測(cè)定的重復(fù)性
當(dāng)黃值分別為25、30時(shí),對(duì)特征參數(shù)A和B4次測(cè)定的結(jié)果如圖3、圖4所示.
從圖3、圖4可以看出:每次重復(fù)測(cè)定的誤差均一,可能是裝置穩(wěn)定性造成的,實(shí)驗(yàn)測(cè)定整體重復(fù)較高,保證了應(yīng)用的可行性.同樣,對(duì)于羅維朋黃值為15、20、35、70時(shí),重復(fù)性測(cè)定效果一致.總體上,對(duì)于特征參數(shù)A標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3,對(duì)于B則小于0.06.
2.3特征值的選擇
在黃值固定70時(shí),油脂樣品的羅維朋實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的關(guān)系如圖5、圖6所示.
所分別需要的最佳特征參數(shù).實(shí)驗(yàn)得到在黃值為15、20、25、30、35時(shí),A均為最佳實(shí)驗(yàn)特征值,在黃值70時(shí)需要選擇B做為實(shí)驗(yàn)特征值.
實(shí)驗(yàn)的最終函數(shù)關(guān)系為:
3結(jié)論
利用圖像處理技術(shù),可以依據(jù)油脂的品種應(yīng)用特征值B或A計(jì)算得到油脂顏色的羅維朋紅值.油脂的顏色客觀測(cè)定是可行的,避免了羅維朋比色計(jì)測(cè)定的主觀誤差.由于圖像處理技術(shù)的多功能性,對(duì)于油脂樣品中的沉淀,懸浮物等可以加以處理,所以本方法對(duì)于油脂樣品的要求不高.如果對(duì)采集的圖像進(jìn)行補(bǔ)償及進(jìn)一步處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果將會(huì)更加令人滿意.
