用光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法

2023-05-28 10:15:51 2

專利名稱：用光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法
技術領域：
本發明涉及一種用光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，光學圖象處理在屠宰場和肉類加工廠的進貨處，分級地點或出貨處進行。這種半邊屠宰動物通常在一隻腳跟處吊著，藉助於專用傳送系統在屠宰場和肉類加工廠中傳送。推薦的方法主要是為評估半邊屠宰生豬而設計的，然而原則上它也同樣適用於牛、羊、山羊或其它的大或小的屠宰動物的半邊屠宰動物。
半邊屠宰生豬一般被登記，稱重量和評估。半邊屠宰生豬的經濟價值評估通過相應的官方商業等級分類實現。然後在國家專門指定的法定地點測量皮下脂肪厚度和肉的厚度。為了分類，通常屠宰體的商業價值評估具有較多的陳述內容，並通過計算大量的參數來進行，然而這些參數大多數沒有被標準化。
專利DEOS2728913公開的方法利用光學的/機械的傳感器測量傳送裝置上的半邊屠宰動物的脂肪部分/肉部分的特徵值，並且通過計算機自動和獨立地處理這些數據以便對肉進行分級。為此半邊屠宰動物，尤其是半邊屠宰生豬在一個暗室內被掃描，用圖象分析的方法測量和評估腿部。求得的分級標記最後通過雷射打在半邊屠宰動物上。此方法主要基於確定腿部參數，並且為了能被用於大規模的企業開支較大。
專利DE1673038公開的商業等級分類的方法是用電子光學方法在法定的半邊屠宰生豬上的測量位置用探針測量脂肪和肉的厚度。一個光學探針在半邊屠宰生豬上規定的測量位置處剌入肉中，此探針能用光學方法測定測量位置處肉(肌肉)和脂肪的厚度。實施此測量一般需要力氣。這種方法的缺點是不能保證探針刺入的衛生，專用光學探針的昂貴投資，由於探針刺入位置和刺入角度造成的測量結果與操作者密切有關，以及測量對另一方缺少透明度，因為這是一種內部測量過程。由於只測量一處，數據很少，從而缺少關於屠宰生豬實際商業價值的說服力。
70年代以來為了對屠宰生豬進行商業等級分類採用兩點(兩個測量點)法，它測量除腰部以外的兩點。此方法在兩個明顯的而且容易識別的法定位置進行長度測量。測量可用一把直尺手工進行，也可用一個與一臺用於收集數據的計算機相連接的測量滑杆實現自動化。利用這些測量值通過一個計算公式(目前是以兩個被測長度為變量的一個二次方程)求得等級。兩點法的優點主要在於較低的投資費用，容易掌握以及求得值的高透明度。因而這個方法甚至在很小的屠宰場中應用。通過利用兩個有效的測量點，實際的商業等級與用一點方法得到的準確相等。兩點法的缺點在於在兩個點上的耗費人力的測量，較低的分類時效以及結果的因人而異。
在EP0029562公開的商業等級分類方法中，在腿部腿肉角度被自動機械化確定。在後來的發展中一個用於對半邊屠宰生豬照相的攝像光學設備被應用，它運用計算技術求得腿肉角度以及附加的腰部有關MGM(瘦肉-肥肉-過渡)的最小脂肪厚度大小。通過使用計算技術可以廢除人工評估並消除人的主觀影響。在此專利中利用攝像光學方法來測定外形，其參數用於進行商業等級分類。然而此方法的缺點是它主要依據腿部參數的測定，它必需包括在內並被評估。
在DD259346中公開了一種簡單的用於對半邊屠宰動物分級的方法，一個行攝影機走過腰部並對反射的亮暗度作出反應和求值，如此近似測出脂肪和肌肉的多少。缺點是這種方法不符合用於分級的標準。
DE4131556公開的方法在對半邊屠宰動物進行攝像光學照相的基礎上通過用分析的骨架模型作對象分析測定出內部組織，尤其是脊椎和椎骨的位置。為了能精確控制後面的自動分解半邊屠宰動物的機器，這種複雜計算是必要的，此外還進行肉與背上脂肪關係的評估。同樣也進行腿部的分析。對於為了分級而進行的半邊屠宰動物的測試而言，骨架的測定是不必要的，因此這種方法不必要地複雜了並且在實際使用時費用過高。
本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點並開發一種自動測試半邊屠宰動物的方法，此方法通過以標準評估方法為基礎的無爭議的測量方法，快速、客觀、透明地進行商業等級分類，並可在屠宰場和肉類加工廠中成批統一地進行。為此。此方法必須以標準的評估方法為基礎，提供可靠的商業等級分類結果，並且能方便地審核。測量方法必需採用簡單的手段，並且低的投入費用使其可能在最小的企業中使用，同時保證了大企業的評估效率。為此必須要求商業等級分類和/或商業定價儘可能地簡單並達到必要的精度。尤其是應局限於屠宰動物的從外部可接近的有代表性的身體部件。商業等級分類和同時的商業定價相組合是有效的。
上述任務通過權利要求1中所述的特徵實現。在其它權利要求中給出了本發明的其它技術方案。
通過基於對腰部和腿部可接近的外表參數的光學圖象處理確定商業等級分類，在兩點法的支持下實現對屠宰動物身體的可靠的和跟在確定商業等級之後的定價，而無需對身體其它部位進行分析以定價，從而也就沒有了在實際實現中與關心自主程度有聯繫的不必要的麻煩和昂貴開支。
下面藉助於

圖1詳細說明半邊屠宰生豬的評估原理。
圖1示出半邊屠宰生豬的評估原理。最好在屠宰場和肉類加工廠的進貨處，分級處或出貨處通過時對在傳送帶上吊著的半邊屠宰生豬進行測試。根據屠宰場或肉類加工廠的種類半邊屠宰生豬或者是溫熱的，或者已經冷凍，或者處在中間狀態。為了第三種情況下的計算，按照標準的方法求得可靠並且透明的商業等級分類是有意義的。這也是有優點的在檢測點稱半邊屠宰生豬的重量，打上標記及登記。為了連接一個用於存儲和記錄以及用於監視測量和評估過程的上級系統，可聯結到上級通信網，以及內部網，綜合業務數字網(ISDN)，網際網路等。
在此方法的第1步中，半邊屠宰生豬(一般每頭屠宰動物一個半邊)以其切口側面從一臺電子的攝像機例如一臺數位照相機、一臺攝像機或一臺其它的光傳感器的旁邊經過，並且以足夠的解析度(至少800×600)數字拍攝一個總是包括腰部在內的例如30×40釐米大小的區域，並作為圖象1立即傳送到電子數據處理裝置(EDV)。半邊屠宰生豬的局部的這個光學彩色圖象接著在EDV支持下被自動評估。接著，從外部光學拍攝的半邊屠宰動物的擴展的腰部區域被用於測試。為此彩色圖象1實時被輸入計算機並適當地存儲起來，例如以足夠的量化(至少8位)對紅、綠和藍色圖象的每一個有一個位圖。由這個位圖可對每個圖象點簡單地計算出適用的包括彩色和亮度信息在內的分析項。通過對同類圖象區域2上計算得到的彩色和亮度信息數據的評估選出確定的圖象區域2或其對應的像素，並且例如通過一個狀態位圖在計算機中標出。
在此方法的第2步中，用於以後各步的評估區域3以適當的大小被選出，它是半邊屠宰生豬擴展的腰部的部分圖象，以節省計算費用和對存儲器的需求。這可以通過選擇一個與相對定位的評估區域3相聯繫的原始點4完成，例如通過選擇一個特別亮的圖象帶5作為亮度信號中的極值，這個點在半邊屠宰生豬的後尾處選擇高脂肪區，並且其在圖象背景7(它有效地由單色選出)前方屠宰生豬身體的背脊外輪廓線6定位約10×15釐米大小的評估區域3，此區域主要包含MGM(瘦肉-肥肉-過渡)8。在完成了部分圖象的選取之後，其餘的圖象信息從存儲器中離開。而且這部分圖象信息完整地或經壓縮地存儲到控制中心進行登錄。
在此方法的第3步中全部評估區域根據相鄰圖象區域間的適當區別進行同類分析。圖象區域可由多個相鄰的像素組成，它們以不同的計權函數計權，這樣可以應用以模糊數學為基礎的方法。為了選出主要的區別，相互比較的適當的分析項由彩色和亮度信息構成。在區別足夠大時(其重要性還可對於由圖象區域內部的散射形成的可靠性大小計權)點序列形成輪廓點9，它通過在像素區域，例如在狀態位圖中作相應標記而作為輪廓圖形區域被存儲並可用可靠性大小計權。
在本方法的第4步中通過邊緣平滑，數學上平滑的線條輪廓10的序列形成輪廓圖象區域。這可通過例如通過一個公制方形規匹配(Spline-Anpassung)實現，它還可按可靠性大小計權。線條輪廓10也存儲在狀態位圖中並能包含可靠性大小。如果可靠性低於下限，線條輪廓10作為結束。
在此方法的第5步中，例如通過從屠宰生豬身體的背脊外輪廓邊界6出發對求得的線條輪廓10進行計數，將皮下脂肪/MGM邊界11，MGM/脂肪邊界12和骨骼標誌線13對應於線條輪廓10並且存儲起來。可以給各個輪廓以明顯的邊界。
在方法的第6步中，按照兩點法根據線條輪廓10完成半邊屠宰生豬的分級。為此通過一個計算程序求出背脊外輪廓邊界6與皮下脂肪/MGM邊界11間的最小距離，它對應於皮下脂肪的最小厚度14，並且它與外輪廓邊界的交點作為兩點法的第一點15確定下來。從這一點出發，皮下脂肪/MGM邊界11和MGM/脂肪邊界12的線條輪廓10前進到交點16。如果MGM/脂肪邊界12過早結束，它可以合適的銳角延長到皮下脂肪/MGM邊界11。背脊外輪廓6上的垂點形成兩點法的第二點17，並且垂線在相反方向上從交點16至骨骼標誌線13的距離定為瘦肉的厚度18。這樣就自動得出了目前標準的兩點法所需要的兩個測量值。並且能在相應的計算程序中進一步進行評估和集中存儲起來。自然也存在以下可能性用同樣方法在其它距離上求得皮下脂肪和瘦肉的厚度作為兩個被選測量點上的測量值，它們例如在以後開發的或更改的兩點法中得到應用。
在本發明的其它技術方案中，可以組合應用按照兩點法及其發展進行商業等級分類所必要的標準評估法和其它的評估法。這種評估法由於易於更改和應用現代計算機支持的方法的可能性，原則上能得到關於實際商業價值的更高級反映和更精確的商業等級分類，它對於例如更好和更精確地評價屠宰體是有用的。為此提供一組合適的特徵值，它們是作為由求得的屠宰物身體的輪廓的參量來求出，而輪廓由存在的彩色信息及其它已得到的信息得到。可以附加測量確定支持點的距離或測定彎度。在相連的輪廓中測量面積的大小。基於彩色信息能形成與肉質量的相關性，這樣將肉分成不同的質量等級，例如一般，PSE(鮮嫩)和DFD(幹硬)，以及其它的特徵，例如強化玉米飼料。因為沒有必要標準化，相應的評估規則是持久最佳的，它可以參考研究實際商業價值，與其它的評估方法比較等等，通過利用KI方法(人工智慧方法)這個最佳化工作可在中心位置自動化。通過遙控，一個新的最佳化評估規則定期作為更新容易傳輸給所有使用者，包括遠地的。同樣(如果需要)可以想像為了控制而讀出這些評估規則和其它特徵值。如果通過拍照求得的範圍包含一個用於識別屠宰生豬的識別標記，它能在相應的程序中求出，被讀和被存儲。
附圖所用符號1.彩色圖象2.圖象區域3.評估區域4.原始點5.高亮圖象帶6.背脊外輪廓界限7.圖象背景8.瘦肉-肥肉-過渡(MGM)9.輪廓點10.線條輪廓11.皮下脂肪/MGM界限12.MGM/脂肪界限13.骨骼標誌線14.最小皮下脂肪厚度15.兩點法的第一點16.交點17.兩點法的第二點18.瘦肉厚度。
權利要求
1.通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其中單獨一個由光學傳感器拍攝的半邊屠宰動物的光學彩色圖象(1)在電子數據處理裝置支持下自動被求值，其特徵在於只有半邊屠宰動物的由外部可光學接觸的擴展的腰部被用於評估，從單個的彩色信號由像素構成的項按圖象區域(2)被計算，其中在第一步半邊屠宰生豬的擴展的腰部部分圖象被求出並被電子地存儲，在第二步中根據每個圖象區域(2)被計算項的分析確定部分圖象上的評估區域(3)，在第三步中通過分析每個圖象區域(2)被計算項的差別的極值在評估區域(3)上確定輪廓點(9)並將其存儲，在第四步中通過輪廓圖象區域的邊緣平滑求得並存儲線條輪廓(4)，在第五步中背脊外輪廓界限(6)，皮下脂肪/MGM界限(11)，MGM/脂肪界限(12)和骨骼標誌線(13)與線條輪廓(10)對應起來並被存儲，在第六步中根據線條輪廓(10)按照兩點法將半邊屠宰動物分級，方法是在兩點法的第一點(15)計算最小皮下脂肪厚度(14)，並在兩點法的第二點(17)，即從皮下脂肪/MGM界限(11)與MGM/脂肪界限(12)的交點(16)，計算直至骨骼標誌線(13)的瘦肉厚度(18)。
2.如權利要求1所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，在從溫熱的到冷凍的屠宰動物體全部溫度範圍內都能實現可靠的評估。
3.如權利要求1至2中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，半邊屠宰生豬的評估用專用標準的兩點法進行。
4.如權利要求1至3中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，圖象區域(2)的步長小於或等於相應的寬度，並且包含在圖象區域(2)中的像素以不同的權重係數進行計算。
5.如權利要求1至4中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，由圖象區域(2)內部項的方差確定可靠性大小，在後面的計算中它與圖象區域(2)相對應。
6.如權利要求1至5中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，在第六步中兩點法的第二點(17)，即與皮下脂肪/MGM界限(11)的交點(16)，通過在皮下脂肪/MGM界限(11)上MGM/脂肪界限(12)的結束點的銳角投影求得。
7.如權利要求1至6中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，在第六步中對兩點法和計算規則作出了進一步開發和變動。
8.如權利要求1至7中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，在第六步中皮下脂肪厚度和瘦肉厚度在兩個兩點法的點上確定並用於計算。
9.如權利要求1至8中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，在預先規定的兩點法的兩點之間的支持點上確定皮下脂肪厚度和瘦肉厚度並用於計算。
10.如權利要求1至9中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，對於線條輪廓(10)，特徵曲線參數被計算和存儲。
11.如權利要求10所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，通過藉助於曲線參數，在規定圖象區域(2)中計算的肉色和一個附加的計權數據的加權函數(Bewertungsfunktion)實現半邊屠宰動物的評估和存儲。
12.如權利要求10所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，通過參考測量和/或人工智慧系統驗證加權函數。
13.如權利要求1至12中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，在拍攝的彩色圖象(1)中附加包含的半邊屠宰動物的識別信息被選用，讀出和存儲。
14.如權利要求1至13中任一項所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，藉助於數據傳輸在控制中心實現存儲。
15.如權利要求14所述的通過光學圖象處理評估半邊屠宰動物的方法，其特徵在於，加權函數和基礎調節通過遙控可被監視和/或被更新。
全文摘要
本發明涉及一種通過光學圖象處理進行半邊屠宰動物評估的方法，它在屠宰場或肉類加工廠的進貨處，分級處或出貨處進行，在此方法中單個的被光學傳感器拍攝的半邊屠宰動物的局部彩色圖象(1)在電子數字計算機支持下被求值。本發明的目的是開發一種自動評估半邊屠宰動物的方法，通過不複雜的測量方法，基於標準的評估方法快速、客觀、透明地並在各類屠宰場和肉類加工廠獨立地進行商業等級分類和附加的商業定價。此任務是這樣完成的按照兩點法，僅藉助於可接觸的擴展腰部的外部參數的光學圖象求值，在此基礎上確定商業等級分類和/或商業定價，實現可靠的屠宰動物體的評估及商業等級分類，而不需要分析評估其它身體部位，這樣也就沒有了與之其聯繫的附加考慮自由度的不必要的麻煩和實現時的昂貴費用。在準備步驟之後在圖象分析時根據相應的線條輪廓按兩點法實現半邊屠宰動物的分級，其中在兩點法的第一點(15)計算最小皮下脂肪厚度(14)，並且在兩點法的第二點(17)處，即在皮下脂肪/MGM界限(11)與MGM/脂肪界限(12)的交點(16)，計算直至骨骼標誌線(13)的瘦肉厚度(18)。
文檔編號G06T7/00GK1239406SQ98801331
公開日1999年12月22日 申請日期1998年7月4日 優先權日1997年8月1日
發明者彼得·史密蔡克 申請人:Csb-系統軟體開發和管理諮詢公司