感官電子眼分析儀

感官電子眼是一種非接觸式、非破壞式的顏色測量和影像處理儀器，可針對雜色、細(xì)小、不規(guī)則的樣品進(jìn)行顏色檢測，實(shí)現(xiàn)顏色分類統(tǒng)計(jì)等，解決色差儀只能測量平整、規(guī)則、無雜色樣品的局限。

電子眼和電子舌、電子鼻一樣，也是感官分析儀器，模擬人眼對樣品的感知，可以對食品及包裝等復(fù)雜表面的顏色及外形進(jìn)行整體或部分的視覺分析，測量食品加工、涂膜拋光、果蔬保鮮、色素去除、貨架期保藏等過程中的色澤變化，實(shí)現(xiàn)可視化質(zhì)量控制，探究食品品質(zhì)與色澤的內(nèi)在聯(lián)系等。

一、感官電子眼工作原理

電子眼在控制照明和成像條件下，使用高分辨率成像技術(shù), 測量顏色和形狀具有客觀性、精確性和再現(xiàn)性，不受產(chǎn)品的一致性或質(zhì)地的影響，可適用于不規(guī)則樣品，可通過數(shù)據(jù)存儲確保產(chǎn)品的可追溯性，同時分析消費(fèi)者對顏色和形狀的感知。

電子眼標(biāo)準(zhǔn)光源箱常用D65標(biāo)準(zhǔn)光源，采用1700萬像素?cái)?shù)碼相機(jī)，配以150種標(biāo)準(zhǔn)色卡及均白卡校正，可以模擬多個不同光源下的顏色，利用圖像采集裝置將RGB顏色模型（RGB color model，又稱紅綠藍(lán)顏色模型）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為國際照明委員會CIE色彩體系，采用非接觸式圖像采集，支持非固體類不規(guī)則形狀的混合顏色樣品。可分開設(shè)定DL（明度差異）、DC（顏色飽和度差）、DH（顏色色調(diào)差）、DE（綜合色差值） 及MI (色變指數(shù)) 范圍，可顯示反射率及透射率，設(shè)定容差范圍，判定合格或不合格；計(jì)算各種色差值、明度值、白度值、灰度、深度、不透明度、色恒值、反射率等等（圖）。

二、色彩體系

影響物體顏色的因素很多，三個因素最重要：光源，物體，觀察者。將光源、物體、觀察者三種重要因素的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起進(jìn)行計(jì)算，最后可以得到物體的顏色數(shù)據(jù)，其中最重要的有國際照明委員會CIE規(guī)定的：XYZ、Lab、LCH三種色彩體系。

XYZ是基于楊-亥姆霍茲的三原色理論提出，即一切色彩都可以由紅（Red）、綠（Green）、藍(lán)（Blue）這三種原色疊加得到。 XYZ 三個分量中， 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也分別代表了RGB三基色刺激值的概念，X、Y、Z是對R、G、B的一種線性變換。因不同的設(shè)備顯示的RGB是不一樣的，在人眼看出來是千差萬別的，因此用XYZ可以更精確地定義色彩。

通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在色度圖（圖）中，由x、y兩軸構(gòu)成的平面圖可以描述顏色的色相和飽和度（色度）信息，x色度坐標(biāo)相當(dāng)于紅原色的比例，y色度坐標(biāo)相當(dāng)于綠原色的比例。有一條從光譜軌跡紅色端延伸至馬蹄形區(qū)域內(nèi)部的曲線，其上還標(biāo)有刻度，是由不同溫度黑體輻射在色度圖上的對應(yīng)點(diǎn)形成的曲線，這條軌跡就是普朗克軌跡（Planckian locus）。刻度標(biāo)注的就是黑體溫度T的數(shù)值，隨著溫度T的升高，黑體輻射的顏色逐漸從紅色變?yōu)槌壬?、黃色、白色直至藍(lán)色。光譜的紅色波段集中在圖的右下部，綠色波段集中在圖的上部，藍(lán)色波段集中在軌跡圖的左下部。中心的白光點(diǎn)的飽和度低，光源軌跡線上飽和度最高。

Lab分別表示了顏色的明度、紅綠、黃藍(lán)，理論依據(jù)是赫林的四色學(xué)說，即有紅、綠、黃、藍(lán)四種原色（圖）。L表示顏色的明度，可以理解為深淺或者顏色中黑白的多少，L取值范圍為0~100，0為純黑色，100為純白色，L越大，顏色越亮或越淺，L越小，顏色越暗或越深。a表示顏色的紅綠方向，絕對值越大表示色度越明顯，a為正值表示含有紅光，a為負(fù)值表示含有綠光。b表示顏色的黃藍(lán)方向，絕對值越大表示色度越明顯，b為正值表示含有黃光，b為負(fù)值表示含有藍(lán)光。

LCH分別表示了顏色的明度、飽和度、色調(diào)（圖）。L的含義參考上述Lab所述。C表示顏色的飽和度或者彩度，C越大表示顏色越鮮艷，C越小表示顏色越灰暗，最小為0。H為色調(diào)角，取值范圍0~360°，在C不為0°情況下，大致上0°為紅色，45°為橙色，90°為黃色，180°為綠色，270°為藍(lán)色。

兩個顏色之間的差異是色差，例如可以用L、a、b的差異DL、Da、Db分別表示，也可以用綜合色差DE表示。

三、感官電子眼的應(yīng)用

1.食品及包裝品視覺喜好分析

2.產(chǎn)品穩(wěn)定性與貨架期視覺監(jiān)測

3.競爭產(chǎn)品間視覺角度比對

4.外源的顏色及材料之間的識別

5.產(chǎn)品表面顏色的分析

6.消費(fèi)者視覺愛好的分析

7.肉類肉色、脂肪色的測量以及比例計(jì)算（比如大理石紋含量）

8.電子眼可通過多個不同的生產(chǎn)點(diǎn)與標(biāo)樣比較來實(shí)現(xiàn)可視化質(zhì)量控制。

9.電子眼可用于測量食品表面的涂覆層， 比如表面的糖衣和粉末。

10.電子眼可用于收割后儲藏及保質(zhì)期的試驗(yàn)；記錄不同的儲藏方式和周期下作物組分的變化。

11.電子眼可用于評估殼類物體去除甲殼后對顏色的影響。

12.電子眼可用于數(shù)字化色度值的分析， 保持產(chǎn)品在確定的允差范圍內(nèi)。

13.電子眼用于測量不同產(chǎn)品工藝下顏色外觀的改變。

14.電子眼可用于產(chǎn)品的色澤檢驗(yàn)和分析， 例如酸乳和醬料此類不可分離成分的產(chǎn)品。

15.電子眼用于產(chǎn)品可見比例的百分比測量， 比如， 混合蔬菜、色拉及蛋糕的中可見組分的比例。

16.電子眼可用于冷凍水果及蔬菜的規(guī)格的生產(chǎn)圖樣。