基于光譜圖像技術(shù)的軟膠囊質(zhì)量檢測研究.pdf

1、軟膠囊具有安全性高、服用方便、生物利用度高等特點，被廣泛應(yīng)用于食品、藥品等行業(yè)。由于囊殼薄而軟，軟膠囊在制作過程中易受到溫度、外力等因素影響，導(dǎo)致囊殼變形甚至破裂，形成異形軟膠囊和滲油軟膠囊。目前異形軟膠囊和滲油軟膠囊以人工檢測為主，工人的勞動強度大，檢測速度和精度均難以保證。本文以恒順醋膠囊為研究對象，提出光譜圖像技術(shù)檢測異形軟膠囊和滲油軟膠囊的研究思路，以提高檢測效率降低勞動強度。主要研究工作為:
　　1.軟膠囊圖像的獲取。從

2、恒順生物工程有限公司獲得不同批次的各種異形軟膠囊111粒、各種滲油軟膠囊252粒、合格軟膠囊402粒。利用背側(cè)式光源照明方式構(gòu)建異形軟膠囊的圖像采集系統(tǒng)，采集異形軟膠囊在620nm波長光源下的圖像，精確獲取膠囊的外形輪廓。利用高光譜成像系統(tǒng)獲取滲油軟膠囊在431.0nm-962.4nm波段范圍下的高光譜圖像信息。
　　2.異形軟膠囊的識別研究。通過進(jìn)行比較幾種不同的分割算法，先利用背景減除然后利用基于灰度統(tǒng)計直方圖的分割算法分割膠

3、囊體，并運用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)填充孔洞和去除孤立點。針對異形軟膠囊外形不對稱的特點，提取軟膠囊的17個形狀特征（區(qū)域圓度、緊湊度、凸殼面積比、矩形度、非等軸性、蓬松性、形狀因子、輪廓距離、輪廓距離平方差、輪廓圓度，對稱性、半圓面積差比、擬合面積差比、兩半圓擬合面積差比、長軸差比、短軸差比、圓心距離）。在對所提取的17個特征參數(shù)進(jìn)行主成分分析的基礎(chǔ)上，分別利用線性判別(LDA)、K-最近鄰法（KNN）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPNN）、支持向量機(SVM)和

4、偏最小二乘線性判別(PLS-LDA)等模式識別方法對異形軟膠囊和合格軟膠囊進(jìn)行判別，并比較了不同主成分因子數(shù)對識別結(jié)果的影響和判別模型對合格軟膠囊和異形軟膠囊的判別效果。結(jié)果表明:BPNN模式判別模型的識別效果最好，模型的正確判別率達(dá)到了91.95％。
　　3.滲油軟膠囊的檢測研究。提取軟膠囊在431.0nm-962.4nm波段的光譜信息，比較合格軟膠囊和滲油軟膠囊光譜信息的變化規(guī)律，篩選出877.2-893.9nm、894.8-

5、911.5nm、929.9-946.6nm共3個波段的光譜信息，以簡化數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理過程。建立LDA、KNN、BPNN、SVM和PLS-LDA模式識別判別模型，其中BPNN和SVM兩種判別模型對校正集和預(yù)測集識別率都達(dá)到了100％。研究為進(jìn)一步簡化數(shù)據(jù)，用3個區(qū)間波段的中間波長作為輸入建立判別模型，結(jié)果顯示，5種判別模型對合格軟膠囊和滲油軟膠囊的識別率都達(dá)到99.0％以上。根據(jù)以上研究成果，設(shè)計了一套滲油軟膠囊在線檢測系統(tǒng)。