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

大型肉類動(dòng)物個(gè)體識(shí)別是實(shí)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(biāo)識(shí)方法很多，包括條形碼、電子鈕扣式標(biāo)簽、注射式電子信號(hào)發(fā)射器、視網(wǎng)膜圖像識(shí)別與DNA指紋技術(shù)等。參照發(fā)達(dá)國家實(shí)施的畜產(chǎn)品追溯系統(tǒng)與技術(shù)，綜合比較集中畜體標(biāo)識(shí)技術(shù)的優(yōu)劣和發(fā)展趨勢(shì)，采用虹膜識(shí)別作為動(dòng)物個(gè)體溯源的關(guān)鍵技術(shù)更為準(zhǔn)確、有效。

（1）虹膜技術(shù)

近年來，基于虹膜特征的識(shí)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(diǎn)而備受關(guān)注。為此，國內(nèi)外學(xué)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(shí)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(shí)別系統(tǒng)。劍橋大學(xué)的Daugman提出了基于2DGabor小波變換的虹膜識(shí)別方法。由于這種方法只是對(duì)相位信息進(jìn)行粗量化，因此優(yōu)點(diǎn)是計(jì)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(diǎn)。Wildes等人提出了基于區(qū)域圖像注冊(cè)技術(shù)的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，這種方法識(shí)別精度高，但是計(jì)算復(fù)雜，識(shí)別速度慢。1998年，昆士蘭大學(xué)的Boles提出了基于零交叉小波變換的虹膜識(shí)別方法。這種方法對(duì)于光照變化、噪聲的干擾不敏感，但是計(jì)算量大。同時(shí)，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(xué)者在虹膜識(shí)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(shí)現(xiàn)虹膜的識(shí)別；王蘊(yùn)紅等（2002）采用虹膜經(jīng)多尺度Gabor濾波和小波變換實(shí)現(xiàn)虹膜的分類；黃雅平等人（2003）提出了利用獨(dú)立分量分析（ICA）提取虹膜的紋理特征，并采用競(jìng)爭學(xué)習(xí)機(jī)制進(jìn)行識(shí)別的方法；葉學(xué)義等人（2003）提出了一種從定位、特征提取到編碼識(shí)別的完整虹膜識(shí)別算法；林金龍等人（2003）提出了一種基于特征點(diǎn)比對(duì)的虹膜識(shí)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(shí)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(shí)別方法。

1）虹膜識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

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

第一，從生理學(xué)、色度學(xué)、光學(xué)等角度對(duì)人眼及虹膜進(jìn)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(dòng)化、小體積和低成本的虹膜圖像采集裝置。

第二，虹膜識(shí)別算法（包括圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配）計(jì)算量很大，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)的快速計(jì)算能力是達(dá)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(shí)別算法；另一方面開發(fā)通用化和兼容性強(qiáng)的虹膜識(shí)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(shí)別技術(shù)中，即將虹膜特征信息與非生物特征識(shí)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(zhǔn)確性和實(shí)用性的切實(shí)可行的方案，是虹膜識(shí)別技術(shù)的發(fā)展方向。
第四，現(xiàn)在的虹膜特征識(shí)別的研究還局限于單機(jī)系統(tǒng)，建立虹膜特征識(shí)別的網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)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(shí)別技術(shù)還不是很成熟，識(shí)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(duì)安全有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。但是，由于該技術(shù)具有許多其他生物識(shí)別技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而吸引人們的廣泛關(guān)注。隨著識(shí)別技術(shù)的不斷成熟、性能的不斷完善、價(jià)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(duì)肉類食品的安全生產(chǎn)銷售進(jìn)行有效管理，應(yīng)從養(yǎng)殖場(chǎng)、屠宰場(chǎng)、加工場(chǎng)到超市的整個(gè)供應(yīng)鏈上，對(duì)動(dòng)物個(gè)體、肉類及其制品的處理加工過程等的信息進(jìn)行追溯，使消費(fèi)者在購買產(chǎn)品時(shí)了解其生產(chǎn)全過程的歷史記錄。

2）基于虹膜技術(shù)的動(dòng)物個(gè)體識(shí)別溯源方案

在大型動(dòng)物養(yǎng)殖環(huán)節(jié):首先采集豬、牛等肉類動(dòng)物的虹膜圖像并對(duì)其進(jìn)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(gè)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(jìn)行關(guān)聯(lián)。

在屠宰環(huán)節(jié)：由于目前屠宰場(chǎng)普遍采用將若干頭（如50頭）作為一批進(jìn)行屠宰，屠宰之前將該批次需要屠宰的所有個(gè)體的虹膜信息跟已有的虹膜信息數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行匹配，如果完全匹配，再以批為單位分割成多個(gè)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(jìn)行包裝。在這個(gè)過程中，我們給予這50頭一個(gè)屠宰批號(hào)，在進(jìn)入后面的分割包裝環(huán)節(jié)中，在原有屠宰批次號(hào)的基礎(chǔ)上添加分割肉產(chǎn)品種類編號(hào)。在這里，需要建立一個(gè)科學(xué)規(guī)范的分割肉產(chǎn)品分類體系和肉類食品代碼體系，實(shí)現(xiàn)分割肉產(chǎn)品代碼體系、條形碼技術(shù)和電子標(biāo)簽技術(shù)的集成應(yīng)用。在進(jìn)行食品信息安全追蹤時(shí)，消費(fèi)者就可以通過食品包裝袋上的食品安全碼查詢到動(dòng)物在屠宰時(shí)的所屬批次號(hào)。通過此批次號(hào)，能夠找到該批對(duì)應(yīng)的50個(gè)個(gè)體的虹膜信息，通過虹膜信息進(jìn)而追溯到具體的養(yǎng)殖信息。當(dāng)肉類食品出現(xiàn)安全問題時(shí)，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(diǎn)，實(shí)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(xué)各種新興技術(shù)的一種，它融合了RFLP、PCR、Southem轉(zhuǎn)移等先進(jìn)技術(shù)。它可檢測(cè)出大量DNA位點(diǎn)的差異性，成為繼RFLP后當(dāng)今最先進(jìn)的分子水平上的遺傳標(biāo)記系統(tǒng)，在生命科學(xué)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(jī)片段中，分離出高度多態(tài)的重復(fù)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(fù)序列，這些分散在基因組的串聯(lián)重復(fù)的短小序列稱為小衛(wèi)星DNA（MinisatemteDNA）。一個(gè)小衛(wèi)星DNA重復(fù)單位長度一般從幾個(gè)到幾十個(gè)核苷酸,重復(fù)單位數(shù)目從幾個(gè)到幾百個(gè)。不同的重復(fù)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(fù)序列的核心序列作為探針，在不十分嚴(yán)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(jìn)行Southern印跡雜交，所產(chǎn)生的圖譜在不同個(gè)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(gè)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(gè)物種上的研究表明，DNA指紋圖譜中的帶是獨(dú)立遺傳的，一個(gè)DNA指紋探針實(shí)際上能夠同時(shí)檢測(cè)基因組中數(shù)十個(gè)位點(diǎn)的變異性。同時(shí)，在一個(gè)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(gè)不同的探針?biāo)@得的信息是可以累加的。DNA指紋具有高度的個(gè)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(gè)個(gè)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(gè)牛品種的DNA指紋圖譜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)任意兩個(gè)個(gè)體DNA指紋圖譜相似的概率是1.5X10^-7～2.4X10^-7之間，認(rèn)為DNA指紋是進(jìn)行個(gè)體鑒別的有效工具。利用DNA指紋技術(shù)可檢測(cè)不同物種、同種及同種不同個(gè)體的親緣關(guān)系，也可進(jìn)行物種分類鑒定。

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