家禽胴体影像分选技术研究新进展

市场上销售的禽肉分割品绝大多数是以重量规格区分的，适宜重量的加工品能够得到理想的售价。因此，家禽胴体的分割加工也是以重量为中心进行，每一种产品都要经过重量分级[1，2]。由于家禽品种的不同，养殖条件的不一致，饲料配方的差异化等原因，使得每一批次的家禽胴体外形，各部位重量不一致。为了得到最大的经济效益，加工企业在分割加工前通常对禽胴体进行重量分级，以得到符合规定要求的分割产品。欧美发达国家很早就有人对禽胴体进行分级研究。比如，STOUFFER JAMES用超声波检测家禽胸肌尺寸与屠体重量的比率进行分级，由于超声波技术检测速度慢，15s才能获得家禽胸肌尺寸的准确信息，处理能力为240只/h，该技术不适宜用在15 000只/h加工能力的生产线[3]。一些欧美国家采用机器视觉技术对胴体及胴体切片进行分级取得了实用成果[4～8]。口田、圭吾等用不同亮度值或灰度级阈值判读脂肪花纹区、肌肉脂肪面积比进行分级[9]，对现代的禽胴体分割质量判定很有借鉴意义。国内近几年也开始运用机器视觉技术对禽胴体进行分级研究。如南京农业大学用鸡胴体投影面积、鸡胴体投影轮廓的长度、鸡胸部分高度和鸡胸部分面积，这4个特征量预测鸡胴体重量[10～12]。陈坤杰，杨凯[13](2015)等对鸡胴体表面污染物在线检测技术，为自动分割加工禽胴体表面破损检测提供了参考。

在实际自动分割加工时，用禽胴体总体重量进行分级往往判读的禽胴体重量要比预设值小很多，可能被划分为等外品；鸡翅或鸡腿有损坏，或者挂单腿，都会导致自动分割设备定位不准确，造成严重的切割废品，降低了分割品的出成率，直接影响加工企业的效益[14]。因此，还需要对禽胴体翅折损或者缺失进行区分。本文介绍一种胴体影像分选技术，用高速视觉传感器对高架输送线上移动的家禽胴体进行快速扫描，扫描结果经过影像分析系统的快速计算分析，对禽胴体大小、残次品分成不同级别范围，级别范围数据转换成信号由分选系统接收后，分别传送到指定的加工位置，根据实际要求实施不同部位的分割加工。

1系统组成及工作原理

1.1系统组成

家禽胴体自动化分割设备是一条生产线，是由机械设备、电、气、自动控制系统组成的综合载体[15]。在家禽胴体自动化分割工序进行之前，在悬挂输送线上设置光影像扫描站和转载或转挂站，及辅助设施，对家禽胴体进行分选。

家禽胴体影像分选系统见图1。

1.悬挂输送线2.展翅机3.影像采集站4.图像处理系统5.控制系统6.转载站7.卸载站图1家禽胴体影像分选系统示意图Figure 1 Schematic diagram of poultry carcass image sorting system

1.1.1 展翅机

在禽胴体进入影像采集站之前设置一台禽胴体展翅机，其作用是能够将禽胴体翅膀关节舒展开，有利于影像采集站采集到禽胴体效果图形。

1.1.2 影像采集站

影像采集站由面阵图像采集器和背光板组成(见图2、3)。面阵图像采集器和背光板分别设置在禽胴体悬挂输送线的两侧。用来采集禽胴体的胸侧影像或背侧影像。面阵图像采集器设置在禽胴体的胸侧(胸部一侧)，背光板设置在背侧(背部一侧)。面阵图像采集器设置在禽胴体的背侧(背部一侧)，背光板设置在胸侧(胸部一侧)。

1.悬挂输送线2.图像采集器3.背光板4.禽胴体5.背6.胸图2影像采集站布置示意图Figure 2 Schematic diagram of image acquisition station layout

5.悬挂输送线6.图像采集器7.背光板100.禽胴体10.吊钩11.胸12.背61.滤光片图3禽胴体胸背扫描工作示意图Figure 3 Schematic diagram of chest and back scanning of poultry carcass

1.1.3 转载站和卸载站

转载站安装在禽胴体悬挂输送线上，设置多个转载站，控制系统接收到禽胴体不同级别的信号后转载到指定的分割悬挂输送线上，并可以根据需要设定参数。不符合分割条件的禽胴体由卸载站卸下进行特殊处理。

1.1.4 数据分析和信号控制系统

图像处理系统用于处理影像采集站的光信息，将图像处理系统形成的数据经过处理计算得出的禽胴体轮廓或重量值，并转换成信号传输给PLC控制系统，根据设定好的形态或重量区间确定由转载站中的一个或几个转载。

通过影像分析系统传来的信号，控制对应的转载站或转挂站，将对应的禽胴体自动转载或同步、选择转挂到对应的掏膛或分割生产线上，保证了体影像分选系统与现有生产线的无缝融合，提高了工作效率。

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