一、大型肉類動物個體識別技術(shù)在生鮮動物食品溯源中的應(yīng)用

大型肉類動物個體識別是實現(xiàn)肉類食品可追溯性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，目前國內(nèi)外研制的標識方法很多，包括條形碼、電子鈕扣式標簽、注射式電子信號發(fā)射器、視網(wǎng)膜圖像識別與DNA指紋技術(shù)等。參照發(fā)達國家實施的畜產(chǎn)品追溯系統(tǒng)與技術(shù)，綜合比較集中畜體標識技術(shù)的優(yōu)劣和發(fā)展趨勢，采用虹膜識別作為動物個體溯源的關(guān)鍵技術(shù)更為準確、有效。

（1）虹膜技術(shù)

近年來，基于虹膜特征的識別技術(shù)得到了人們的關(guān)注。虹膜因其唯一性、穩(wěn)定性、高可靠性和非接觸性等特點而備受關(guān)注。為此，國內(nèi)外學者圍繞虹膜定位、虹膜表示、虹膜特征提取、虹膜編碼和虹膜識別等關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展了深入研究。

目前，國際上已經(jīng)有一些較成功的虹膜識別系統(tǒng)。劍橋大學的Daugman提出了基于2DGabor小波變換的虹膜識別方法。由于這種方法只是對相位信息進行粗量化，因此優(yōu)點是計算簡單、速度快，但是存在著要求獲取圖像的分辨率、大小以及光照等條件保持基本不變的缺點。Wildes等人提出了基于區(qū)域圖像注冊技術(shù)的虹膜識別系統(tǒng)，這種方法識別精度高，但是計算復雜，識別速度慢。1998年，昆士蘭大學的Boles提出了基于零交叉小波變換的虹膜識別方法。這種方法對于光照變化、噪聲的干擾不敏感，但是計算量大。同時，該方法僅討論了虹膜特征提取的方法，而沒有形成完整的系統(tǒng)。

我國學者在虹膜識別技術(shù)領(lǐng)域也取得了一些成就。陳良洲（2000）直接根據(jù)虹膜圖像的相關(guān)性實現(xiàn)虹膜的識別；王蘊紅等（2002）采用虹膜經(jīng)多尺度Gabor濾波和小波變換實現(xiàn)虹膜的分類；黃雅平等人（2003）提出了利用獨立分量分析（ICA）提取虹膜的紋理特征，并采用競爭學習機制進行識別的方法；葉學義等人（2003）提出了一種從定位、特征提取到編碼識別的完整虹膜識別算法；林金龍等人（2003）提出了一種基于特征點比對的虹膜識別方法；劉曉梅（2004）提出了一種空間信息和尺度信息相結(jié)合的虹膜識別算法；張鵬飛等人（2005）提出一種基于多紋理特征融合的新穎虹膜識別方法。

1）虹膜識別技術(shù)的發(fā)展趨勢

為使虹膜識別技術(shù)能夠迅速發(fā)展成為身份鑒別的重要手段，在實際中得到廣泛應(yīng)用，虹膜識別技術(shù)形成了如下發(fā)展趨勢：

第一，從生理學、色度學、光學等角度對人眼及虹膜進行理論研究。建立照明光源、虹膜、CCD攝像頭之間的成像系統(tǒng)，確定它們之間的最佳匹配關(guān)系，以便在虹膜圖像采集方面產(chǎn)生突破，構(gòu)建高精度、自動化、小體積和低成本的虹膜圖像采集裝置。

第二，虹膜識別算法（包括圖像預處理、特征提取和特征匹配）計算量很大，提高系統(tǒng)實時的快速計算能力是達到系統(tǒng)特定性能要求的關(guān)鍵。為此，一方面開發(fā)高效快速的識別算法；另一方面開發(fā)通用化和兼容性強的虹膜識別芯片，即軟硬件兩方面共同努力。

第三，將信息融合技術(shù)應(yīng)用于虹膜識別技術(shù)中，即將虹膜特征信息與非生物特征識別信息相結(jié)合（如與智能卡相結(jié)合），將虹膜特征信息與其他生物信息相結(jié)合（如與指紋、掌紋的結(jié)合）是克服自身系統(tǒng)局限性，提高系統(tǒng)準確性和實用性的切實可行的方案，是虹膜識別技術(shù)的發(fā)展方向。
第四，現(xiàn)在的虹膜特征識別的研究還局限于單機系統(tǒng)，建立虹膜特征識別的網(wǎng)絡(luò)身份認證系統(tǒng)是其研究的重要方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

如今的虹膜識別技術(shù)還不是很成熟，識別系統(tǒng)的應(yīng)用也不夠廣泛，世界上只有少數(shù)國家將這一技術(shù)應(yīng)用于金融、刑偵等對安全有嚴格要求的場合。但是，由于該技術(shù)具有許多其他生物識別技術(shù)不可比擬的優(yōu)點，因而吸引人們的廣泛關(guān)注。隨著識別技術(shù)的不斷成熟、性能的不斷完善、價格的不斷降低，必將廣泛地應(yīng)用于金融、公安、人事管理、醫(yī)療、電子貿(mào)易、智能化門禁系統(tǒng)、通道控制和食品安全管理等諸多領(lǐng)域。

為了對肉類食品的安全生產(chǎn)銷售進行有效管理，應(yīng)從養(yǎng)殖場、屠宰場、加工場到超市的整個供應(yīng)鏈上，對動物個體、肉類及其制品的處理加工過程等的信息進行追溯，使消費者在購買產(chǎn)品時了解其生產(chǎn)全過程的歷史記錄。

2）基于虹膜技術(shù)的動物個體識別溯源方案

在大型動物養(yǎng)殖環(huán)節(jié):首先采集豬、牛等肉類動物的虹膜圖像并對其進行處理，將虹膜信息轉(zhuǎn)化為編碼并錄人到食品安全可追溯系統(tǒng)的虹膜信息數(shù)據(jù)庫中。并且將虹膜編碼與該個體的出生信息、飼料信息、獸藥信息、免疫信息和轉(zhuǎn)出信息進行關(guān)聯(lián)。

在屠宰環(huán)節(jié)：由于目前屠宰場普遍采用將若干頭（如50頭）作為一批進行屠宰，屠宰之前將該批次需要屠宰的所有個體的虹膜信息跟已有的虹膜信息數(shù)據(jù)庫信息進行匹配，如果完全匹配，再以批為單位分割成多個部分，再根據(jù)不同的肉類產(chǎn)品種類（例如豬，可以分為蹄子、大排、肉絲等）進行包裝。在這個過程中，我們給予這50頭一個屠宰批號，在進入后面的分割包裝環(huán)節(jié)中，在原有屠宰批次號的基礎(chǔ)上添加分割肉產(chǎn)品種類編號。在這里，需要建立一個科學規(guī)范的分割肉產(chǎn)品分類體系和肉類食品代碼體系，實現(xiàn)分割肉產(chǎn)品代碼體系、條形碼技術(shù)和電子標簽技術(shù)的集成應(yīng)用。在進行食品信息安全追蹤時，消費者就可以通過食品包裝袋上的食品安全碼查詢到動物在屠宰時的所屬批次號。通過此批次號，能夠找到該批對應(yīng)的50個個體的虹膜信息，通過虹膜信息進而追溯到具體的養(yǎng)殖信息。當肉類食品出現(xiàn)安全問題時，可以輸入問題食品的食品安全碼查找問題食品的來源并找到食品污染的關(guān)鍵節(jié)點，實現(xiàn)肉類食品的跟蹤溯源。

（2）DNA指紋技術(shù)

DNA指紋技術(shù)是分子生物學各種新興技術(shù)的一種，它融合了RFLP、PCR、Southem轉(zhuǎn)移等先進技術(shù)。它可檢測出大量DNA位點的差異性，成為繼RFLP后當今最先進的分子水平上的遺傳標記系統(tǒng)，在生命科學許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。DNA指紋技術(shù)是基于限制性酶切片段長度的多態(tài)性（restrictionfragmentlengthpolymorphism，RFLP）基礎(chǔ)之上的。1980年，Wyman等首先在人基因文庫的DNA隨機片段中，分離出高度多態(tài)的重復順序區(qū)域。此后，Higgs等（1981）在a-珠蛋白基因附近等發(fā)現(xiàn)有高度重復序列，這些分散在基因組的串聯(lián)重復的短小序列稱為小衛(wèi)星DNA（MinisatemteDNA）。一個小衛(wèi)星DNA重復單位長度一般從幾個到幾十個核苷酸,重復單位數(shù)目從幾個到幾百個。不同的重復單位數(shù)目構(gòu)成了小衛(wèi)星DNA的高度多態(tài)性。Jeffreys等用人的肌紅蛋白基因內(nèi)含子高變區(qū)重復序列的核心序列作為探針，在不十分嚴格的洗脫條件下同DNA內(nèi)切酶酶切的人基因組DNA的電泳圖譜進行Southern印跡雜交，所產(chǎn)生的圖譜在不同個體之間均存在明顯差異性，與人的指紋相似，表現(xiàn)出高度的個體特異性，這種特異性仍按孟德爾方式遺傳，因而稱為DNA指紋圖譜。DNA指紋圖譜通常由幾條到數(shù)十條帶組成，在多個物種上的研究表明，DNA指紋圖譜中的帶是獨立遺傳的，一個DNA指紋探針實際上能夠同時檢測基因組中數(shù)十個位點的變異性。同時，在一個基因組中，用不同探針獲得的DNA指紋圖在很大程度上是不一樣的，用幾個不同的探針所獲得的信息是可以累加的。DNA指紋具有高度的個體特異。

Georges等（1988）用4種探針研究了豬、牛、馬、豬的DNA指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)它們同種內(nèi)任意兩個個體的DNA指紋圖譜一致性的概率分別是4.1X10^-7、1.4X1^-11、3.2X10^-12、3.4X10^-12。Buitkamp等（1991)用人工合成的寡核苷酸探針研究了德國3個牛品種的DNA指紋圖譜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)任意兩個個體DNA指紋圖譜相似的概率是1.5X10^-7～2.4X10^-7之間，認為DNA指紋是進行個體鑒別的有效工具。利用DNA指紋技術(shù)可檢測不同物種、同種及同種不同個體的親緣關(guān)系，也可進行物種分類鑒定。

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