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        感官电子眼

        型号:

        更新时间:2023-09-26

        简要描述:

        电子眼(Food-Eye),也称视觉分析仪,是一种非接触式、非破坏式的颜色测量和影像处理仪器,可针对杂色、细小、不规则的样品进行颜色检测,实现颜色分类统计等,解决色差仪只能测量平整、规则、无杂色样品的局限。
         

        电子眼和电子舌、电子鼻一样,也是感官分析仪器,模拟人眼对样品的感知,可以对食品及包装等复杂表面的颜色及外形进行整体或部分的视觉分析,测量食品加工、涂膜抛光、果蔬保鲜、色素去除、货架期保藏等过程中的色泽变化,实现可视化质量控制,探究食品品质与色泽的内在联系等。
         

        一、电子眼工作原理
        电子眼在控制照明和成像条件下,使用高分辨率成像技术, 测量颜色和形状具有客观性、精确性和再现性,不受产品的一致性或质地的影响,可适用于不规则样品,可通过数据存储确保产品的可追溯性,同时分析消费者对颜色和形状的感知。

         

        电子眼标准光源箱常用D65标准光源,采用1700万像素数码相机,配以150种标准色卡及均白卡校正,可以模拟多个不同光源下的颜色,利用图像采集装置将RGB颜色模型(RGB color model,又称红绿蓝颜色模型)数据转化为国际照明委员会CIE色彩体系,采用非接触式图像采集,支持非固体类不规则形状的混合颜色样品。可分开设定DL(明度差异)、DC(颜色饱和度差)、DH(颜色色调差)、DE(综合色差值) 及MI (色变指数) 范围,可显示反射率及透射率,设定容差范围,判定合格或不合格;计算各种色差值、明度值、白度值、灰度、深度、不透明度、色恒值、反射率等等(图)。


        二、色彩体系
        影响物体颜色的因素很多,三个因素最重要:光源,物体,观察者。将光源、物体、观察者三种重要因素的数据结合在一起进行计算,最后可以得到物体的颜色数据,其中最重要的有国际照明委员会CIE规定的:XYZ、Lab、LCH三种色彩体系。

         

        XYZ是基于杨-亥姆霍兹的三原色理论提出,即一切色彩都可以由红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)这三种原色叠加得到。 XYZ 三个分量中, 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也分别代表了RGB三基色刺激值的概念,X、Y、Z是对R、G、B的一种线性变换。因不同的设备显示的RGB是不一样的,在人眼看出来是千差万别的,因此用XYZ可以更精确地定义色彩。
         

        通过数据转换,在色度图(图)中,由x、y两轴构成的平面图可以描述颜色的色相和饱和度(色度)信息,x色度坐标相当于红原色的比例,y色度坐标相当于绿原色的比例。有一条从光谱轨迹红色端延伸至马蹄形区域内部的曲线,其上还标有刻度,是由不同温度黑体辐射在色度图上的对应点形成的曲线,这条轨迹就是普朗克轨迹(Planckian locus)。刻度标注的就是黑体温度T的数值,随着温度T的升高,黑体辐射的颜色逐渐从红色变为橙色、黄色、白色直至蓝色。光谱的红色波段集中在图的右下部,绿色波段集中在图的上部,蓝色波段集中在轨迹图的左下部。中心的白光点的饱和度最低,光源轨迹线上饱和度最高。


        Lab分别表示了颜色的明度、红绿、黄蓝,理论依据是赫林的四色学说,即有红、绿、黄、蓝四种原色(图)。L表示颜色的明度,可以理解为深浅或者颜色中黑白的多少,L取值范围为0~100,0为纯黑色,100为纯白色,L越大,颜色越亮或越浅,L越小,颜色越暗或越深。a表示颜色的红绿方向,绝对值越大表示色度越明显,a为正值表示含有红光,a为负值表示含有绿光。b表示颜色的黄蓝方向,绝对值越大表示色度越明显,b为正值表示含有黄光,b为负值表示含有蓝光。

         

        LCH分别表示了颜色的明度、饱和度、色调(图)。L的含义参考上述Lab所述。C表示颜色的饱和度或者彩度,C越大表示颜色越鲜艳,C越小表示颜色越灰暗,最小为0。H为色调角,取值范围0~360°,在C不为0°情况下,大致上0°为红色,45°为橙色,90°为黄色,180°为绿色,270°为蓝色。


        两个颜色之间的差异是色差,例如可以用L、a、b的差异DL、Da、Db分别表示,也可以用综合色差DE表示。

         

        三、电子眼的应用
        1.食品及包装品视觉喜好分析
        2.产品稳定性与货架期视觉监测
        3.竞争产品间视觉角度比对
        4.外源的颜色及材料之间的识别
        5.产品表面颜色的分析
        6.消费者视觉爱好的分析
        7.肉类肉色、脂肪色的测量以及比例计算(比如大理石纹含量)
        8.电子眼可通过多个不同的生产点与标样比较来实现可视化质量控制。
        9.电子眼可用于测量食品表面的涂覆层, 比如表面的糖衣和粉末。
        10.电子眼可用于收割后储藏及保质期的试验;记录不同的储藏方式和周期下作物组分的变化。
        11.电子眼可用于评估壳类物体去除甲壳后对颜色的影响。
        12.电子眼可用于数字化色度值的分析, 保持产品在确定的允差范围内。
        13.电子眼用于测量不同产品工艺下颜色外观的改变。
        14.电子眼可用于产品的色泽检验和分析, 例如酸乳和酱料此类不可分离成分的产品。
        15.电子眼用于产品可见比例的百分比测量, 比如, 混合蔬菜、色拉及蛋糕的中可见组分的比例。
        16.电子眼可用于冷冻水果及蔬菜的规格的生产图样。

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