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、細小、不規(guī)則的樣品進行顏色檢測，實現(xiàn)顏色分類統(tǒng)計等，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雜表面的顏色及外形進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, 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，同時分析消費者對顏色和形狀的感知。

電子眼標準光源箱常用D65標準光源，采用1700萬像素數(shù)碼相機，配以150種標準色卡及均白卡校正，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，設定容差范圍，判定合格或不合格；計算各種色差值、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)合在一起進行計算，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（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色度坐標相當于紅原色的比例，y色度坐標相當于綠原色的比例。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，其上還標有刻度，是由不同溫度黑體輻射在色度圖上的對應點形成的曲線，這條軌跡就是普朗克軌跡（Planckian locus）。刻度標注的就是黑體溫度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ⅫS色、白色直至藍色。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，藍色波段集中在軌跡圖的左下部。中心的白光點的飽和度低，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，理論依據(jù)是赫林的四色學說，即有紅、綠、黃、藍四種原色（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為負值表示含有綠光。b表示顏色的黃藍方向，絕對值越大表示色度越明顯，b為正值表示含有黃光，b為負值表示含有藍光。

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.消費者視覺愛好的分析

7.肉類肉色、脂肪色的測量以及比例計算（比如大理石紋含量）

8.電子眼可通過多個不同的生產(chǎn)點與標樣比較來實現(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；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。