專利名稱：評估屠宰動物畜體的質量和數量的方法
技術領域：
本發明涉及一種借助光學圖像處理用于非損傷性地確定屠宰動物畜體的貿易分類、貿易價值、市場價值以及質量的方法，該方法可優先在屠宰場及肉品加工廠中使用。通常將較大型的屠宰動物，例如豬，沿脊柱剖開，并懸掛在鉤子上借助特殊的運輸系統在不同地點之間運輸。屠宰豬的各劈半將在確定地點進行登記、秤重和評估。
在評估方面，屠宰豬畜體將基于瘦肉率按照法定貿易分類進行分級。有幾種方法可用于確定瘦肉率，其中脂肪厚度(S)和肉量(F)兩者互為相關，并以毫米為單位進行測量，瘦肉率的計算借助于官方制定的估算公式。
有一種方法可以對S和F項的數值進行測量，即測量第2/3肋骨高度的切剖線側旁7厘米處的肋肉排。另一種常規的測量方法，稱兩點(ZP)法，在沿脊柱剖開屠宰畜體的豬劈半上測定在臀中肌(MGM)脂肪最薄處的脂肪量(S)和作為腰肌肉厚度的肉量(F)，腰肌肉厚度以臀中肌前(頭部的)端到椎管上部(背部的)邊緣的最小距離為準。
將(S)和(F)帶入特定用于德國的官方公式計算瘦肉率(MF％)MF%=47.978+(26.049*S/F)+(4.5154*F)-(2.5018*logS)-(8.4212*S),]]>根據相關的規則以該數值進行貿易分類的分級。
根據兩點法，人工計算以及自動計算均能獲得測量值。從先有技術中已知的一系列資料描述了利用光學圖像處理用于此目的的自動進行的解決方法。
文獻DD 298 310 A5/DE 41 31 556 C2和DE 41 09 345 C2描述了通過圖像處理來測定及分析屠宰動物畜體劈半的方法，其中測定了外部輪廓、脂肪層、瘦肉及背膘的比率，動物畜體劈半包括脊柱及所有中間的椎骨層均在圖像得到了記錄。作為用于確定畜體劈開及分類的參數的固定點，從脊柱的骶骨起算，其如同其它椎骨一樣借助對象分析進行確定。這種方法的缺陷一方面是用預先定義的輪廓和對象參數進行對象分析，其導致高的計算機技術成本，另一方面，在實際操作中出現劈分失誤的情況下，選擇骶骨作為固定點并非總是足夠可靠的。
文獻DE 197 33 216 C1描述了一種使用光學圖像處理來評估屠宰動物劈半的方法，這種方法可以依據標準的兩點法，利用光學圖像評估擴展的腰肌肉區域同時排除主觀誤差來源進行分類。與迄今為止所知的評估方法相比，以這種評估方法在評估和由此畜體分類上的估測精確性并沒有得到提高。
從文獻DE 198 47 232 C2處可獲知一種利用光學圖像處理評估屠宰動物劈半的方法，其中使用了一種攝影制圖法來模擬常規的兩點評估法。在后腰、臀股區域(Schinkenregion)中標記兩個確定點，其中第一點是體側鎖骨(Schloβknochen)末端，第二點是MGM(臀中肌)體側末端，攝影繪制一條朝向背膘的中線的直線。為了達到實際評估的效果，使用各部塊線段的長度，所述線段在與鎖骨平行推移的直線的垂直線上以第二個確定點高度通過背膘層厚而給出。雖然在此方法中消除了手工操作的ZP-方法的主觀測量誤差，但是其用于評估的估測精確性基本上沒有提高。
在文獻DE 199 36 032 C1中已知另一種方法，此方法會利用光學圖像處理自動對屠宰動物(特別是屠宰生豬)的劈半的質量作出評估，相比于已知的方法，此方法達到更高的可重復的估測精確性，該精確性僅會在劈開屠宰動物的過程中受到不重要的影響，并不受到成像面和剖開面不完全垂直的光學成像的影響，其中屠宰動物畜體劈半剖開面的光學圖像要在臀股及后腰部區域進行評估，并在確定的參考點的基礎上進行攝影繪圖。
獲選區域中的脊柱、鎖骨、臀中肌最薄脂肪層以及背膘輪廓線都用作為確定的參考點。
在質量評估中起到決定性作用的瘦肉率如下計算，利用對于每一項由回歸計算獲得的常數和一個基本常數將彼此相關的、在肉和脂肪層的區域內與脊髓中央管的直線走向相垂直的部分線段相加。
盡管在該方法的范圍內，脂肪總量(S)的測量值以符合法定規則的方式在正確的點上進行測定，然而肉量(F)并未確定，因此瘦肉率(MF％)就不能利用官方公式進行計算，由此分級為貿易分類的工作也就無法進行了。
從文獻DE 199 52 628 A1中已知一種測定生豬畜體各部塊的貿易價值的方法，其中體重、各部塊如臀股、肋肉排、割下的肋肉排、里脊肉、肩部、肩肉、腹部和/或其他可用作貿易或進一步分離加工的部塊的重量比和肉比率均借助在線評估生豬劈半的方法進行評估。為了實施這種方法，要對描述畜體結構的預估值進行確定，其由來自于畜體劈半的外輪廓線和從其中推導出的面積、脊柱的位置和線路以及從中推導出的屠宰動物畜體部分區域的長度和面積以及為生豬劈半所獲得的、通過背部區域的接近全部的皮下脂肪層的相對厚度和線路走向所代表的脂肪信息而得到。在考慮預估值之間存在的統計學上的相關性將預估值彼此相關聯，經此據稱目標部塊的重量、其基于屠宰后的畜體的重量比和肉比率能在屠宰線上進行在線測定。在此方法的實施過程中必須對完整的生豬劈半進行視頻記錄，并且會對畫面對象進行昂貴的處理和評定，僅僅是為了對貿易價值進行評估。由于整個剖開面上的畫面區域相當大，既負面影響評估速度，又不能十分精確地對各部塊的重量進行測定。
本發明的目的是開發一種多步驟的方法，該方法借助光學圖像處理用于非損傷性地確定屠宰動物畜體的貿易分類、貿易價值、市場價值以及質量，其符合相關官方標準和法規的條件，并精確、快捷和低廉地操作。
在權利要求1和2中公開的特征使得本發明能夠達到以上的目的。在從屬權利要求中提供優選的完善方案。
所述非損傷性地評估屠宰動物畜體的貿易分類、貿易價值、市場價值和質量的多步驟方法的原則是，首選在屠宰場的實際操作中獲取屠宰動物畜體的基本資料作為數據體，然后利用比值數據(Verhltnisdaten)對各部塊產出評估進行模擬計算。借助剖解實驗結果中的各部塊產出的重量比的相互關系和與此平行的自動化分級方法在臀股-腰部區域內處理的、算出的特征性測量數值和參數獲取所述比值數據，所述自動化分級方法采用光學圖像評價經切剖的屠宰動物畜體成像記錄。
測定屠宰動物畜體質量和數量的完整方法基本上由三個說明性遞增的步驟組成，但是其中每一步的結果可以彼此獨立地從成像記錄區域的光學圖像評家數據中算出并表明。
一定數量的屠宰畜體(在此為生豬屠宰畜體)或畜體劈半的剖解實驗是以歐洲及國家法規對于用于貿易分類分級的方法的許可的規定進行的。在剖解實驗的范圍內，根據標準方法，由里脊肉重量，肩膀的肌肉(包括連系組織)、肋肉排條、臀股和腹部的重量，剖解的部塊的重量以及剩余部塊的重量計算瘦肉率。這些剖解實驗包括所有的細節部分被記錄下來。
用精確的記錄囊括所有相關的數據并用作為數據體，其中以統計學上的高度精確性包含了非同系屠宰動物畜體的波動的各部塊產出的重量比。
一種經許可的用于估測屠宰動物畜體的瘦肉率的自動化分級方法的精確性必須在此例如至少符合在120架屠宰畜體的剖解實驗的情形下借助于簡單的回歸計算所達到的精確度。
可以將一種已知方法用作為自動化分級方法，其通過確定點的選擇借助用光學傳感器從屠宰畜體劈半的切剖側記錄的圖像的光學圖像評價算出僅僅在腰和臀股區域中的特征性測量數值和參數。所述特征性測量數值和參數，如長度、角度和面積以及同樣用圖像呈現的亮度信息或顏色信息，將使用來源于剖解實驗的各部塊產出的重量比的結果數據校正并從中獲得比值數據，將它們與用于稍后的遞歸計算的起始數據一起儲存。
在此尤其是算出脂肪量(S)和肉量(F)的確切測量值，其中屠宰生豬的瘦肉率(MF％)是根據兩點法在德國使用官方公式直接計算得出的，由此貿易分類的分級作為第一方法步驟可以立即進行。
屠宰生豬畜體的分級采用各國特定的公式以類似的方式進行。
作為屠宰場和加工廠中屠宰畜體的重要基本數據，其重量的測定由懸掛在鉤子上的、通過沿著脊柱切分所獲得的劈半的總重量，以及通過選擇確定點借助用光學傳感器從屠宰畜體劈半的切剖側記錄的圖像的光學圖像評價算出在腰和臀股區域中的特征性測量數值和參數。依據確定點進行成像區域中的特征性數值、長度、角度和面積的測定。
在方法的第二步驟中，基于算出的成像區域中脊柱的直剖面中的垂直線段的長度評價肋肉排，所述成像區域涉及外輪廓線、脂肪線路走向以及其兩者之間的比例。
用其它存在的特征性數值，借助來源于剖解實驗的比值數據進行的遞歸計算的模擬計算，來估測各部塊產出。由在此獲得的各部塊評價的總和作為第三方法步驟通常給出貿易價值。
從屠宰畜體的重量出發估測各部塊的重量，從其總和再度給出市場價值。
在此關聯中同樣可考慮的是，估測各部塊的重量僅僅采用在成像區域中算出的特征性數值、長度、角度和面積，而不是首先測定屠宰動物畜體的總重量并加以計算。
在亮度及顏色信息的幫助下，對屠宰畜體進行質量分類。
本發明的優點特別在于使用已知的、非損傷性、自動化方法算出依照官方法規用于測定屠宰生豬的瘦肉率(MF％)的測量數值。其既可以利用評價剖開面成像的成像方法，又可以使用沿著背脊通過核自旋X線斷層攝影術或計算機斷層攝影術或超聲測量屠宰畜體的方法。
允許的誤差承受，依據官方規范的測量瘦肉率的許可的評估誤差，被遵守并且甚至低于之。
限用于因評估而使用的臀股部及腰部區域的成像區，使得可以測定確切的測量值，由此在較高速率下獲得更準確的評價。
屠宰畜體的貿易價值可以由有價值的部塊的數據算出。將整個質量考慮在內，則可計算出其市場價值。
用所述方法可以取代迄今已知的各種測定瘦肉率以及視需要貿易價值的方法，以致可以精確、快速以及低廉地測定用于加工、精加工及定價中的所有參數。
作為實施例，依照
圖1作為確定屠宰畜體劈半的特征性測量值和參數的成像區域，本發明作出了進一步的解釋。
在對足夠數量的生豬畜體進行剖解實驗的情況下，為了獲得基本數據，在屠宰和冷卻之后首先對其重量進行測定，在此屠宰畜體可以已經沿著脊柱劈開，隨后運用成像方法制造在腰部和臀股部的數碼圖像，對圖像進行圖像分析，獲取肉組織、脂肪組織及骨骼的輪廓線路走向。依據輪廓線路走向，測量各個長度通過輪廓區域的平均長度和面積并且獲取亮度和/或顏色數值。然而進行實際的剖解實驗，并精確記錄，其中單獨測定所有部塊的重量比率并保存。
將利用自動圖像分析獲得的測量值和參數與在每一種情況下的屠宰畜體重量和各部塊產出的重量相對應，其中進行特定的比值數據的計算。由于來源于大量剖解實驗的大范圍的數據體的原因，這些比值數據在統計學上是可靠的。
在剖解實驗中和屠宰流水操作中，優選在文獻DE 199 36 032 C1所描述的方法的指導下，在每種情況下以相同的方法獲取在腰部和臀股部的特征性測量值和參數。
在此根據圖1記錄在屠宰畜體劈半的臀股部及腰部區域的圖像區域1的所有細節并攝像評價。
所述圖像區域1襯對于深色背景記錄了具有其外輪廓線2.1和2.2的整個臀股部及腰部區域。
依照矩形圖分析，首先對在每種情況下的生豬屠宰畜體的亮度的臨界參數(Schwellenparameter)進行重正規化(Renormierung)，然后基于圖像區域1的顏色和/或亮度差異以計算機技術選擇不同的組織群。以常規的方法借助自我檢測將雜質如血液從圖像中濾出。
在下一步驟中，將淺色的脂肪從深色的肌肉中分開，并以這種方法進行測定脂肪區域3和肉區域4。在肉區域4中，運用輪廓跟蹤算法來確定臀中肌(MGM)5的輪廓，隨后確定其幾何位置。此外，在圖像區域1中可以看見脊柱末端的椎骨6和鎖骨7。在此情況下，在脊柱的直線部分中具有椎管8的椎骨6可以在此依照周期性標準算出。
靠椎管8的上緣(背部的)將一條脊柱沿直剖面方向的直線9作為測量的起始線。在此直線9上于臀中肌(MGM)5的前(頭部的)末端11的高度設置一條垂直線10，將其線長作為臀中肌(MGM)5前末端11到椎管8的上(背部的)緣之間的最短距離，相應于作為腰肌厚度的肉量(F)。垂直線10的延長線直至外輪廓線2.2上定義為臀中肌MGM 5頭部經過的脂肪走向。
在臀中肌MGM 5側的最薄脂肪層的高度上確定從臀中肌MGM 5的輪廓到外輪廓線2.2的連線12，其線長表示脂肪量(S)。
由以毫米為檢測單位的數值項(F)和(S)根據兩點法用特定官方公式在線進行瘦肉率(MF％)的計算，隨后以算出的瘦肉率為基礎進行貿易分類的分級。
并列于垂直線10可以計算9上的另一垂直線13直線到外輪廓線2.2的距離，它們在直線9上的起始點在每種情況下均落在椎骨6之間的層的想象的垂直延長線中。
垂直線13被脂肪區域3的內輪廓線14截斷，以致部分線段位于肌肉中以及部分線段位于脂肪中，它們長度作為脂肪線段長度和線段肌肉長度以及它們彼此間的長度比例用于對肋肉排的評估。
將在垂直線10到外輪廓線2.2的延長線和位于在臀中肌MGM 5后末(尾部)端16的高度上的直線9上的另一垂直線15之間的區域內的經過臀中肌MGM 5側的平均脂肪厚度用于對臀股部進行評估，其同樣用于貿易價值的測定。
經所描述的實施例出發，對圖像區域1中大量其它的長度、角度和面積進行測定，其用于使比值數據的區別更為精細。
因此，依照肋肉排區域中的平均皮下脂肪層厚17來表示腹部，在圖像區域1中從臀中肌(MGM)5的頭端11以上和肩部依照臀股部、肋肉排和腹部由其他的測量值來表示。
利用從圖像分析先前所獲得的數據，包括將由兩個掛于鉤子上原屬于一體的劈半所獲得的屠宰畜體的總重量計算入內，基于在數據體中存在的比值數據計算各部塊產出，由此從各部塊評估的總和算出貿易價值，由各部塊的重量總和算出市場價值。
可以想象，如同臀股或肋肉排那樣直接用圖像分析的測量值來測定各部塊的重量。
此外，依照存在的亮度和/或顏色數值對屠宰畜體和/或各部塊進行質量分類。
對于本方法進一步的改進，使之特別是可用于剖解企業中，具有使用數據體的自我一致性檢查來實施的自我學習作用，其中通過將加工過程中對各部塊的稱量結果用在數據體中存在的數值校正，視需要用其它的數據補充，經此特別是進一步限制各部塊產出的估測結果的可變性。
以這種方式獲得的、擴充的數據體將用于對小規模的屠宰操作的升級，以使小型的屠宰場同樣實現更為精確的估測結果。
本方法的所有步驟均利用電子數據處理設備進行，所述設備尤其具有用于成像設備和稱重設備的適宜接口。
所用的標號1圖像區域2外輪廓線(2.1；2.2)3脂肪面4肌肉面5臀中肌(MGM)6椎骨7鎖骨8椎管9直線10垂直線11前(頭部的)端
12連接線13其余垂直線14內輪廓線15另外的垂直線16后(尾部)端17中部皮下脂肪層
權利要求
1.基于光學圖像處理用于非損傷性地確定屠宰動物畜體的貿易分類、貿易價值、市場價值以及質量的方法，其測定在圖像區域(1)中的臀股部和腰部區域中的所有細節、長度、角度、面積、亮度信息和/或顏色信息，記錄和運用屠宰畜體的總重量以及針對非同系屠宰動物畜體的波動的各部塊產出的剖解實驗的結果數據，其特征在于，將由足夠數量的屠宰畜體的剖解實驗中獲取的各部塊產出的重量比的結果數據，與從屠宰畜體的兩個劈半在臀股部和腰部區域算出的特征性測量值和參數，在將總重量計算入內的情況下彼此校正并從中獲取比值數據，并且在屠宰流水操作中利用所述獲取的比值數據在考慮兩個原屬一體的屠宰畜體劈半的總重量和對該畜體特定的在臀股部和腰部區域算出的特征性測量數據和參數的情況下進行模擬計算來估測各部塊產出。
2.基于光學圖像處理用于非損傷性地確定屠宰動物畜體的貿易分類、貿易價值、市場價值以及質量的方法，其測定在圖像區域(1)中的臀股部和腰部區域中的所有細節、長度、角度、面積、亮度信息和/或顏色信息，記錄和運用屠宰畜體的總重量以及針對非同系屠宰動物畜體的波動的各部塊產出的剖解實驗的結果數據，其特征在于，將由足夠數量的屠宰畜體的剖解實驗中獲取的各部塊產出的重量比的結果數據，與從屠宰畜體的兩個劈半在臀股部和腰部區域算出的特征性測量值和參數彼此校正并從中獲取比值數據，并且在屠宰流水操作中利用所述獲取的屠宰畜體的比值數據和對該畜體特定的在臀股部和腰部算出的特征性測量數據和參數進行模擬計算來估測各部塊產出。
3.權利要求1或2中的方法，其特征在于，在用于在線計算瘦肉率(MF％)的圖像評估的部分步驟中，靠椎管(8)的上緣(背部的)設置一條沿脊柱直剖面方向的直線(9)，并在其上于臀中肌-MGM(5)的前(頭部的)端(11)的高度設置一條垂直線(10)，其線長為臀中肌(5)前末端(11)到椎管(8)的上(背部的)緣之間的最短距離，相應于作為腰肌厚度的肉量(F)，以及于臀中肌MGM(5)側的最薄脂肪層的高度上確定從臀中肌MGM(5)的輪廓到外輪廓線(2.2)的連線(12)，其線長表示脂肪量(S)，其中由兩個數值項(F)和(S)根據ZP-法采用特定的官方公式在線計算瘦肉率(MF％)，隨后進行貿易分類的分級。
4.根據權利要求1或2和3的方法，其特征在于，并列于垂直線(10)計算(9)上的其它垂直線(13)直線到外輪廓線(2.2)的距離，它們在直線(9)上的起始點在每種情況下均落在椎骨(6)之間的層的想象的垂直延長線中，其中垂直線(13)被脂肪區域(3)的內輪廓線(14)截斷，以致部分線段位于肌肉中以及部分線段位于脂肪中，它們長度作為脂肪線段長度和肌肉線段長度以及它們彼此間的長度比例用于對肋肉排的評估。
5.根據權利要求2、3和4中的方法，其特征在于，如同臀股或肋肉排那樣直接用圖像分析的測量值來測定各部塊的重量。
6.根據權利要求1或2和3至5中的方法，其特征在于，將在垂直線(10)到外輪廓線(2.2)的延長線和位于在臀中肌(5)后末(尾部)端(16)的高度上的直線(9)上的另一垂直線(15)之間的區域內的經過臀中肌(5)側的平均脂肪厚度用于對臀股部進行評估，并用于貿易價值的測定。
7.根據權利要求1或2和從3至6中的方法，其特征在于，依照肋肉排區域中的平均皮下脂肪層厚(17)來表示腹部，在圖像區域(1)中從臀中肌(5)的頭端(11)以上和肩部依照臀股部、肋肉排和腹部由其他的測量值來表示。
8.權利要求1或2和3至7中的方法，其特征在于，該方法在剖解操作中應用時，具有使用數據體的自我一致性檢查來實施的自我學習作用，其中通過將加工過程中對各部塊的稱量結果用在數據體中存在的數值校正，并視需要用其它的數據補充。
9.權利要求1或2和3至8中的方法，其特征在于，通過自我學習作用進行擴展的數據體在小規模的屠宰操作中被用作為一種升級方式。
全文摘要
本發明涉及一種借助光學圖像處理用于非損傷性地確定屠宰動物畜體的貿易分類、貿易價值、市場價值以及質量的方法，該方法符合相關官方標準和法規，并操作精確、快捷以及低廉。根據本發明，由足夠數量的屠宰畜體的剖解實驗中獲取的各部塊產出的重量比的結果數據，與從屠宰畜體的兩個劈半在臀股部和腰部區域算出的特征性測量值和參數，在將總重量計算入內的情況下彼此校正并從中獲取比值數據，并且在屠宰流水操作中利用所述獲取的比值數據在考慮兩個原屬一體的屠宰畜體劈半的總重量和對該畜體特定的在臀股部和腰部算出的特征性測量數據和參數的情況下進行模擬計算來估測各部塊產出。
文檔編號G01N33/12GK1882248SQ200480033417
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月6日 優先權日2003年12月13日
發明者P·施密茨克 申請人:Csb-系統公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
