Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorGodtliebsen, Fred
dc.contributor.authorSivertsen, Agnar Holten
dc.date.accessioned2011-11-16T14:42:22Z
dc.date.available2011-11-16T14:42:22Z
dc.date.issued2011-11-11
dc.description.abstractThe manual trimming and inspection of cod fillets by candling, is considered the bottleneck of cod fillet processing. The operation is both labour intensive and expensive, reported to account for as much as 50 % of the cost with cod fillet production. Due to the high labour costs in Norway, it is of great interest for the industry to optimize this process. In this work a hyperspectral imaging system has been developed, capable of inspecting cod fillets, with or without skin, at a conveyor belt speed of 400 mm/seconds, corresponding to the industrial processing speed of one fish per second. The system is designed as proof of concept, and the algorithms are not implemented to be run in real time. A method for segmenting a cod fillet image into the respective parts: loin, belly and tail, using the centerline as a reference system, has been developed. The method is useful for selecting standardized measurement regions on the fillet, and used for extracting data for automatic freshness assessment. Freshness, as days on ice, can be predicted using spectroscopy in part of the visible region (450-700 nm). This can be done with an accuracy comparable to what is reported for sensory evaluation using a panel of trained evaluators. The same system is used for detecting fillets which have been previously frozen, both as whole fish and as fillets with skin. The results show a complete separation between the fresh and frozen-thawed samples. Similar mechanisms are affecting the spectra from fish stored fresh on ice, and fish that has been through the freeze-thaw cycle. The main variations seen in the spectra from cod fillets stored on ice, or frozen and then thawed, are due to oxidation of heme proteins in the muscle. This is supported by independent measurements using two different instruments, and by previous studies pointing to the visible region as the best region for freshness prediction. Detectingobjectsembeddedintissue, usingvisiblelight, isdifficultduetovariability in the optical properties of the surrounding tissue. A method for calibrating the spectral signature from small objects embedded in translucent material has been developed. This method uses the estimated local background spectrum to calibrate the hyperspectral image, and the method is evaluated for automatic nematode detection, using the hyperspectral imaging system, at a commercial cod fillet processing plant. The local calibration method is superior to using traditional spectroscopic pre-treatment methods, and reduces both spatial and spectral variations across the image. The results from the industrial test show that the system can detect nematodes in cod fillets with a performance which is comparable or better, to what is reported by manual inspection.en
dc.description.doctoraltypeph.d.en
dc.description.popularabstractI dagens filetlinjer for fersk hvitfisk inspiseres og trimmes alle fileter manuelt på lysbord etter skinning. Filetene inspiseres og korrigeres for kvalitetsfeil som tekstur, kuttefeil fra filetmaskinen, skinn og hinnerester, blodflekker, tykkfiskbein og kveis. Dette er en svært arbeidskrevende operasjon og en flaskehals i produksjonen, sett i forhold til resten av produksjonen som i stor grad utføres maskinelt. Trimmingen foregår i oppvarmede deler av fabrikken med fare for økt enzymatisk aktivitet og mikrobiologisk vekst på produktet, noe som igjen kan føre til redusert produktkvalitet og holdbarhet. Det er derfor svært ønskelig å utvikle en teknologisk løsning som kan optimalisere inspeksjon og trimmeprosessen i hvitfisklinjen. En rekke løsninger har tidligere vært utviklet og evaluert for automatisk inspeksjon av hvitfiskfileter. Tradisjonelle kamerasystemer kan påvise kuttefeil og skinn- og hinnerester. Røntgen kan brukes til å påvise tykkfiskbein, men så langt eksisterer det ingen løsning som kan påvise kveis. Kveis er en samlebetegnelse for en type rundorm som er vanlig i de fleste marine fiskeslag. De to vanligste typene vi finner i hvitfisk fanget i norske farvann er Anisakis simplex og Pseudoterranova decipiens. Disse kveisene er henholdsvis gul/hvit og rød/brun i farge og fremkommer oftest sammenrullet i fileten med en diameter på henholdsvis 1-4 mm og 3-6 mm. Hvis kveisene ligger et stykke ned i fisken er de svært vanskelig å påvise med manuell inspeksjon på grunn av spredning av lyset i fiskemuskelen. I dette arbeidet er det utviklet et nytt høyoppløselig avbildningssystem som inspiserer torskefileter med en hastighet tilsvarende en filet per sekund. Teknologien refereres til som hyperspektral avbildning eller avbildende spektroskopi, og registrerer romlig og spektral informasjon simultant fra hvert punkt på fileten. Systemet er designet med tanke på påvisning av kveis, som er antatt å være den vanskeligste kvalitetsfeilen å påvise, med kan også brukes for å påvise andre kvalitetsfeil. Systemet kan anvendes på fileter med og uten skinn. Basert på dette avbildningssystemet er det utviklet en ny metode for kalibrering av hyperspektrale bilder med tanke på å detektere små objekter i diffuse medier. Metoden er anvendt for automatisk påvisning av kveis i torskefileter, og evaluert gjennom en industritest utført ved en filetbedrift i Nord-Norge. Resultatene viser at man kan påvise kveis automatisk minst like bra som ved manuell inspeksjon på lysbord. Det er i tilegg utviklet en metode for automatisk påvisning av senterlinjen i fiskefileter. Senterlinjen brukes som et referansesystem for segmentering, eller oppdeling av fileten i sine respektive deler, som for eksempel loin, buklapp, senter kutt og spord. Et slikt system er nødvendig for å kunne ta en avgjørelse basert på hvor i fileten kvalitetsfeil påvises. Referansesystemet er også brukt for å automatisk velge ut standardiserte målepunkter for ferskhetsbestemmelse av torskefileter. Resultatene viser at man med sikkerhet kan si om torskefiletene tidligere har vært fryst, og man kan bestemme ferskheten til enkelt fileter, som dager på is, med en nøyaktighet på 1.6 dager. Dette systemet kan være et nyttig verktøy om man ønsker å sortere ut de ferskeste filetene fra produksjonen eller gi en pekepinne på restholdbarhet for hver enkel filet. Gjennom dette arbeidet har vi vist at hyperspektral avbildning er en svært lovende teknologi for fremtidens hvitfisk linjer.en
dc.description.sponsorshipNorges forskningsråd og Baaderen
dc.descriptionThe papers of this thesis are not available in Munin: <br/>1. A. H. Sivertsen, C. Chu, L. Wang, F. Godtliebsen, K. Heia and H. Nilsen: 'Ridge detection with application to automatic fish fillet inspection', Journal of Food Engineering (2009), vol. 90, pp. 317–324. Available at <a href=http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.06.035>http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.06.035</a> <br/>2. A. H. Sivertsen, K. Heia, S. K. Stormo, E. Elvevoll and H. Nilsen: 'Automatic nematode detection in cod fillets (Gadus Morhua) by transillumination hyperspectral imaging', Journal of Food Science (2011), vol. 76, pp. 77-83. Available at <a href=http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01928.x>http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01928.x</a> <br/>3. A. H. Sivertsen, K. Heia, K. Hindberg and F. Godtliebsen: 'Automatic nematode detection in cod fillets (Gadus Morhua L.) by hyperspectral imaging' Journal of Food Science (2011), Volume 76, Issue 1, pages S77–S8. Available at <a href=http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01928.x> http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01928.x</a> <br/>4. A. H. Sivertsen, T. Kimiya and K. Heia: 'Automatic freshness assessment of cod (Gadus morhua) fillets by VIS/NIR spectroscopy', Journal of Food Engineering (2011), vol 103, pp. 317-323. Available at <a href=http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.10.030>http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.10.030</a>en
dc.identifier.isbn978-82-8236-050-0
dc.identifier.isbn978-82-8236-051-7
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10037/3681
dc.identifier.urnURN:NBN:no-uit_munin_3395
dc.language.isoengen
dc.publisherUniversitetet i Tromsøen
dc.publisherUniversity of Tromsøen
dc.rights.accessRightsopenAccess
dc.subject.courseIDDOKTOR-004en
dc.subjectVDP::Matematikk og Naturvitenskap: 400::Informasjons- og kommunikasjonsvitenskap: 420::Simulering, visualisering, signalbehandling, bildeanalyse: 429en
dc.subjectVDP::Mathematics and natural science: 400::Information and communication science: 420::Simulation, visualization, signal processing, image processing: 429en
dc.titleAutomatic Inspection of Cod (Gadus Morhua L.) Fillets by Hyperspectral Imagingen
dc.typeDoctoral thesisen
dc.typeDoktorgradsavhandlingen


Tilhørende fil(er)

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel