1.一种食品质量安全风险评估方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、通过使用多光谱成像系统扫描食品包装,采集不同波段的光谱食品包装图像,通过提取每个食品包装图像包含的不同波段的反射信息,进行分析包装食品包装表面和内部的物理和化学变化信息,组成光谱图像集合S;
S2、通过对光谱图像集合S进行去噪预处理和光照均衡预处理,再进行边缘检测和图像阈值处理,获取特征图标记,组成特征图集合F;
S3、基于特征图集合F进行计算食品包装中气体泄漏和湿气渗透的风险,获取气体泄漏指数G和湿气渗透指数H;
所述S3包括S31;
S31、将基于特征图集合F进行计算食品包装中气体泄漏和湿气渗透的风险,包括使用多光谱成像数据中的波段反射强度变化,结合不同波段对气体渗透和湿气渗透的敏感度,以及通过计算反射强度变化的变化量进行估算气体泄漏的风险,获取气体泄漏指数G和湿气渗透指数H;
所述气体泄漏指数G通过以下计算公式获取:
;
式中,G(x,y)表示位置(x,y)处的气体泄漏指数,具体表示位置(x,y)处的气体泄漏风险值,gk表示第k个波段对气体泄漏的敏感度系数;
所述湿气渗透指数H通过以下计算公式获取:
;
式中,H(x,y)表示位置(x,y)处的湿气渗透指数,具体表示位置(x,y)处的湿气渗透风险值,hk表示第k个波段对湿气渗透的敏感度系数;
其中,Sk(x,y)表示第k段波反射信息在位置(x,y)处的光谱特征值;
S4、根据获取气体泄漏指数G和湿气渗透指数H与实时环境湿度和环境温度进行结合,获取食品包装的质量风险评估值R;
S5、通过预设的食品质量完整性评估阈值Rthe与质量风险评估值R进行对比,获取扫描食品包装的质量安全风险评估结果,并根据质量安全风险评估结果触发风险控制措施。
2.根据权利要求1所述的一种食品质量安全风险评估方法,其特征在于:所述S1包括S11和S12;
S11、使用多光谱成像系统扫描食品包装,采集在不同波段下的光谱食品包装图像,每个光谱食品包装图像包含表面和内部的光谱信息,通过获取若干个波段下的光谱食品包装图像的光谱信息数据集I,进行反映包装的完整性、物理状态和质量变化;
所述光谱信息数据集I具体为I={Ik(x,y)|k=1,2,……N,(x,y)∈X};其中,Ik表示第k段波在食品包装的位置(x,y)处的反射强度,N表示采集的波段总数,X表示光谱食品包装图像中所有像素点的坐标集合。
3.根据权利要求2所述的一种食品质量安全风险评估方法,其特征在于:S12、根据采集的光谱信息数据集I进行提取每个光谱食品包装图像的反射信息,并根据波段的不同,对若干个波段反射的强度数据进行处理,其中,波段反射信息包括反映食品包装的化学状态和物理状态,包括氧气含量、湿气渗透和包装缺损,并通过整合不同波段的反射信息,组成光谱图像集合S;
所述光谱图像集合S具体为S={Sk(x,y)|k=1,2,……N,(x,y)∈X};
其中,光谱特征值Sk(x,y)具体为多维特征集合={Ik(x,y),UIk(x,y),AIk(x,y)},其中,Ik(x,y)表示第k段波在食品包装的位置(x,y)处的反射强度,UIk表示在位置(x,y)处采集的第k波段数的波动均值,AIk(x,y)表示在位置(x,y)处采集的第k波段数的标准差。
4.根据权利要求3所述的一种食品质量安全风险评估方法,其特征在于:所述S2包括S21和S22;
S21、通过对光谱图像集合S进行去噪预处理和光照均衡预处理,其中去噪预处理包括使用高斯滤波、均值滤波和中值滤波剔除由环境噪声和设备干扰引起的图像噪点,光照均衡预处理包括直方图均衡化和对比度受限的自适应直方图均衡技术进行调整由光照不均带来的影响,获取去噪预处理和光照均衡预处理后的处理光谱图像集合SC。
5.根据权利要求4所述的一种食品质量安全风险评估方法,其特征在于:S22、对处理光谱图像集合SC进行分析提取,包括进行边缘检测和图像阈值处理分析,其中,边缘检测包括应用Sobel算子进行边缘检测获取边缘强度G(x,y),再将边缘强度G(x,y)进行图像阈值处理,具体通过阈值化将缘强度G(x,y)转换为二值图像,标记为特征图像F(x,y),所述特征图像F(x,y)作为光谱图像集合S中存在缺陷和气体泄漏的特征图标记,通过剔除没有特征图标记的特征图像F(x,y),并通过整合剔除后的特征图像F(x,y),获取特征图集合F;
所述特征图像F(x,y)通过以下二值图像转换方式获取:
;
式中,Tthe表示阈值化预设的二值转换阈值;
当边缘强度G(x,y)≥二值转换阈值Tthe时,在位置(x,y)处的边缘强度G(x,y),并标记为特征图;
边缘强度G(x,y)<二值转换阈值Tthe时,在位置(x,y)处的边缘强度G(x,y)设定为0,不标记为特征图。
6.根据权利要求1所述的一种食品质量安全风险评估方法,其特征在于:所述S4包括S41;
S41、根据获取气体泄漏指数G和湿气渗透指数H与实时环境湿度和环境温度进行结合,其中,环境湿度包括实时环境湿度Eh,环境温度包括实时环境温度Et,并对实时环境湿度Eh和实时环境温度Et进行无量纲处理,获取食品包装的质量风险评估值R;
所述质量风险评估值R通过以下计算公式获取:
;
式中,r1、r2、r3和r4分别表示气体泄漏指数G、湿气渗透指数H、实时环境湿度Eh和实时环境温度Et的权重系数,且r1+r2+r3+r4=1,具体数值由用户设定。
7.根据权利要求1所述的一种食品质量安全风险评估方法,其特征在于:所述S5包括S51;
S51、通过预设的食品质量完整性评估阈值Rthe与质量风险评估值R进行对比,获取扫描食品包装的质量安全风险评估结果,并根据质量安全风险评估结果触发风险控制措施;
所述质量安全风险评估结果通过以下对比方式获取:
当质量风险评估值R<食品质量完整性评估阈值Rthe时,获取扫描食品包装的质量安全风险评估结果为安全状态,表示当前食品包装的质量风险处于允许波动范围内;
当质量风险评估值R≥食品质量完整性评估阈值Rthe时,获取扫描食品包装的质量安全风险评估结果为不安全状态,表示当前食品包装的质量风险超出允许波动范围,触发对当前扫描食品包装的控制措施,包括提取当前食品包装唯一标识并发送至相关质检部门等待检验。
8.一种食品质量安全风险评估系统,应用于权利要求1 7任一项所述的一种食品质量~安全风险评估方法,其特征在于:包括食品包装扫描模块、扫描预处理模块、泄漏渗透分析模块、综合分析模块和决策模块;
所述食品包装扫描模块通过使用多光谱成像系统扫描食品包装,采集不同波段的光谱食品包装图像,通过提取每个食品包装图像包含的不同波段的反射信息,进行分析包装食品包装表面和内部的物理和化学变化信息,组成光谱图像集合S;
所述扫描预处理模块通过对光谱图像集合S进行去噪预处理和光照均衡预处理,再进行边缘检测和图像阈值处理,获取特征图标记,组成特征图集合F;
所述泄漏渗透分析模块基于特征图集合F进行计算食品包装中气体泄漏和湿气渗透的风险,获取气体泄漏指数G和湿气渗透指数H;
所述综合分析模块根据获取气体泄漏指数G和湿气渗透指数H与实时环境湿度和环境温度进行结合,获取食品包装的质量风险评估值R;
所述决策模块通过预设的食品质量完整性评估阈值Rthe与质量风险评估值R进行对比,获取扫描食品包装的质量安全风险评估结果,并根据质量安全风险评估结果触发风险控制措施。