基于X射線斷層掃描的食品霉變檢測方法

俞 伊，蔣知坊

（浙江華才檢測技術有限公司，浙江諸暨 311800）

食品安全與食品衛生是民生的關鍵內容，這一方向的研究具有重要意義。為保障食品安全，對食品進行霉變檢測的研究，發展出了一種針對食品霉變檢測的X射線斷層掃描技術。X射線斷層掃描技術是指將X射線光束沿著食品樣品的不同方向，進行多維度掃描[1]。將掃描過后的數據傳輸到計算機終端，得到一個可用于描述食品衛生與安全的多維度成像樣本。相較于常規的計算機掃描成像技術，此項掃描技術在實際應用中對食品細部結構的穿透性更強、獲取后圖像整體的分辨率更高，并且具有多次檢測不會對食品外觀造成破壞性的特點。

目前在我國醫學領域CT技術持續更新的社會背景下，此項技術已被廣泛應用到化學領域、材料學領域、生物學領域[2]?；诖隧椉夹g的優勢，近年來X射線斷層掃描技術在食品衛生與食品安全等領域也略有涉及，但大部分研究成果在技術研究單位中僅以理論文件與研討方案等方式賦存，現如今尚未有食品衛生安全檢測部門對此項技術進行深入研究。因此，本文將結合此項技術在其他領域內的應用現狀，嘗試將其應用到食品霉變的檢測過程中，為流向市場與社會群體的食品衛生提供安全保障。

1 基于X射線斷層掃描的食品霉變檢測方法

1.1 基于X射線斷層掃描的食品霉變圖像獲取

為了確保食品霉變檢測結果的準確性，本文引進了X射線斷層掃描技術，對獲取霉變圖像進行處理與重構研究。在進行掃描前，需要進行霉變食品樣本的制備與儀器的選型[3]。此次進行掃描作業的設備型號為Y.Cheetan，調試儀器作業參數，如表1所示。

表1 X射線斷層掃描作業參數

在完成對儀器參數調試后，將待檢測樣品使用泡沫板進行固定處理，固定過程中應注意避開食品樣品霉變位置。使用膠帶，將樣品粘貼在旋轉結構上，完成上述相關操作后，固定旋轉臺，保持前端CT掃描儀器與探測裝置不動。操作旋轉臺，每執行一次旋轉行為，進行一次樣本的掃描與數據采集，直到完成對樣品的360.0°旋轉。

在執行上述掃描行為時，應注意所有發生的旋轉行為，均應由計算機自動操作，不可人工干預掃描行為，否則獲取的霉變樣本的連續性將無法得到保障[4]。通常情況下，對獨立樣品的全過程掃描時長約為20.0 min，完成掃描后，計算機顯示端將得到1 024.0張樣品霉變部位的二維切片圖像。按照此種方式完成對食品霉變圖像的獲取。

1.2 融合參數分析的食品霉變部位圖像處理

在完成對圖像的獲取后，需要對獲取的霉變圖像進行重組與可視化處理，并根據樣品相關參數進行圖像的投影與映射，以此得到一個針對食品霉變部位的三維結構成像。①在處理圖像時，將前端獲取的二維切片圖像導入Image J軟件中，選擇切片圖像中的正視圖、水平視圖及多維度視圖，構建樣品的集成三維視圖。②在此基礎上，應用局部均值濾波處理算法，對獲取圖像過程中的噪聲進行針對性處理。在處理過程中，應控制圖像輪廓、結構、紋理不發生變化[5]。③在完成對圖像的去噪處理后，按照交互閾值分割處理方式，將圖像中樣品與背景進行剝離處理，再將圖像的背景調試為適

宜的灰度。在調試灰度的過程中，可根據成像的異常區域，定位食品霉變區域。選擇此區域內的視圖，對其進行三維渲染，觀察渲染過程中切片圖像內部形態與微觀結構的變化。渲染處理過程中，可根據食品組織不同部位的原有顏色進行不同效果的渲染，將集中霉變區域從投影圖像中剝離，以此便可以得到一個針對食品霉變區域的局部細節圖像。通過此種處理方式，便可以實現對食品霉變的有效檢測。

2 對比實驗

結合本文上述提出的檢測方法，為進一步驗證其應用效果，選擇將基于圖像特征的檢測方法作為對照組，將本文提出的基于X射線斷層掃描的食品霉變檢測方法作為實驗組，開展如下對比實驗。

實驗中選擇的材料為某地區生產的小麥，其品種為周麥26，實驗材料由某大學試驗田所提供，在眾多實驗材料當中隨機選取部分實驗籽粒作為實驗對象。在實驗前，為了避免多余雜質對檢測結果造成誤差干擾，首先將實驗所需的小麥籽粒放置在溫度為125 ℃的烘干機當中烘烤12 h，通過初步測量得出，烘干后小麥籽粒的水分損失量是其初始含量的11.5%。在利用兩種檢測方法進行檢測前，人為在小麥籽粒上施加霉菌，并控制其籽粒發霉的體積，比較實驗組和對照組檢測方法得出的檢測結果與事先人為設置的小麥籽粒的發霉面積。隨機選擇實驗小麥籽粒5顆，將其分別編號為#001、#002、#003、#004和#005，實驗結果如表2所示。

表2 實驗組與對照組檢測結果對比表（單位：mm2）

從表1得出的數據可知，實驗組得出的檢測結果與實際發霉面積相比其檢測誤差在0～0.05 mm2范圍以內，而對照組得出的檢測結果與實際發霉面積相比，檢測誤差相差較大。因此，結合上述實驗及得出的數據表明，本文提出的基于X射線斷層掃描的食品霉變檢測方法在實際應用中能夠實現對食品霉變的準確檢測，將該方法應用到實際中能夠為食品安全提供更可靠的保障條件。

3 結語

本文基于X射線斷層掃描技術的應用，提出一種針對霉變食品的檢測方法，在完成設計后，通過對比實驗，證明了本文設計的檢測方法具有較強的實用性能，可實際應用到食品衛生與食品安全的檢測中。盡管現有資料從多個方面論述了此項技術在應用中存在一定劣勢，但其優勢遠大于劣勢，因此，可在后續深入本文課題的研究時，可嘗試將此項技術與其他技術集成應用，規避技術在使用中的劣勢，實現對食品衛生與質量安全的動態化監控。