Determinação do grau de ossificação das cartilagens de carcaças bovinas por meio de processamento de imagem

Guilherme Agostinis Ferreira1, Ana Paula Ayub da Costa Barbon2, Sylvio Barbon Junior3, Gabriela de Oliveira Souza4, Larissa Silva Matos5, João Paulo Batista6, Gabriela Gentilin Cavalaro7, Ana Maria Bridi8
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RESUMO -

Objetivou-se com este trabalho determinar o grau de ossificação de carcaças bovinas por meio de processamento de imagem a fim de retirar a subjetividade desta análise. As imagens foram coletadas em frigorífico comercial. Foram utilizadas 12 meias-carcaças bovinas provenientes de animais com diversos níveis de maturidade cronológica e grupos genéticos. Foram obtidas três imagens de cada meia carcaça, em três pontos distintos, sendo eles nas vértebras sacrais, lombares e torácicas, acompanhadas de seus processos espinhosos. As amostras foram analisadas quanto ao seu grau de ossificação, para posteriormente correlacionar a idade fisiológica com a idade cronológica de forma objetiva, com baixo custo e maior velocidade. Com este estudo foi possível concluir que a determinação da ossificação das cartilagens de carcaças bovinas pode ser feita por meio de processamento de imagens.

Palavras-chave: carne bovina, maturidade, qualidade da carne, rastreabilidade, tipificação de carcaças

Determination of the degree of ossification of cartilage from bovine carcasses by means of image processing

ABSTRACT - The aim of this work was to determine the degree of ossification of cattle carcasses by means of image processing in order to remove the subjectivity of this analysis. The images were collected in commercial slaughterhouse. Twelve pats half carcasses of animals with different levels of chronological maturity and genetic groups were used. Three images of each half carcass were obtained at three different points, namely the sacral, lumbar and thoracic vertebrae, accompanied by their spinous processes. Information was collected from the plots that made up the samples, such as chronological age to be estimated through the teeth of animals and the genetic group. The samples were analyzed for their degree of ossification, later to correlate physiological age to chronological age objectively, with low cost and higher speed. With this study it was concluded that the determination of cartilage ossification of cattle carcasses may be made through image processing.
Keywords: beef, classification of carcasses, meat quality, maturity, traceability.


Introdução

A bovinocultura de corte possui tradição dentro do agronegócio brasileiro, e ocupa lugar de destaque no cenário mundial. Com um rebanho de mais de 212 milhões de cabeças (IBGE, 2016) o Brasil mantém o segundo maior rebanho comercial do mundo, marcando presença em 180 países através de suas exportações, representando 20% de toda a carne comercializada internacionalmente (BRASIL, 2016). Uma forma de se garantir a produção de carcaças padronizadas e de qualidade é por meio da tipificação. Os parâmetros utilizados no Brasil para a classificação de carcaças segue um padrão estabelecido pela Normativa Nº 9 de 4 de maio de 2004 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil, 2004) que leva em conta a classe sexual, o peso da carcaça quente, avaliação subjetiva do grau de acabamento e a idade. Todas essas variáveis possuem relação com a qualidade da carcaça, e tem sua importância dentro de uma padronização desejada, onde o produto final seja uma carne macia, suculenta e de odor agradável. A idade cronológica pode ser avaliada por meio da dentição dos animais, verificando a quantidade de dentes incisivos permanentes ainda presentes. A partir dos 20 meses de idade as trocas dos dentes de leite pelos dentes permanentes se iniciam, de forma que a troca das pinças ocorre por volta dos 24 meses, estabelecendo assim uma relação entre a quantidade de dentes e a idade do animal. No entanto o período de troca possui um intervalo de alguns meses e pode variar de animal para animal, podendo assim, interferir na padronização dos lotes. Uma forma de se identificar a idade fisiológica dos animais se dá pela avaliação do grau de ossificação das cartilagens das vertebras torácicas. O processo de ossificação ocorre sequencialmente das vertebras sacrais, para as lombares, passando pelas torácicas e finalizando nas cervicais, quando o animal atingiu aproximadamente seis anos (LUCHIARI FILHO, 2000). Tendo em vista a rastreabilidade dos animais como um método a se expandir dentro da cadeia nacional da carne, a idade dos lotes nem sempre são informadas aos frigoríficos, onde serão inspecionados e classificados. O método de avaliação feito pela ossificação das cartilagens pode ser uma saída, no entanto, possui caráter subjetivo por ser realizado pelo homem, abrindo margem para erros entre as mensurações. Por isso, objetivou-se com este trabalho a determinação da ossificação das cartilagens por meio de processamento de imagens.

Revisão Bibliográfica

De modo geral, as avaliações relacionadas à classificação e tipificação são feitas de forma subjetiva e apresentam resultados pouco consistentes, mesmo que condicionadas por um treinamento prévio. A consistência e precisão dos resultados obtidos por meio da visão computacional permitem uma análise mais eficaz e rentável (LU, 2000). Segundo Minolta (2007) ao observarmos objetos a partir de ângulos diferentes, sua tonalidade pode ser alterada, fazendo-o parecer mais claro ou mais escuro. Em relação ao tamanho, o efeito de área, que consiste na seleção de objetos que tenham grande área com base em amostras de cores com pequena área e que nesse caso, levará a maiores erros (MINOLTA, 2007). A diferença entre os observadores acontece devido à diferença de sensibilidade dos olhos dos indivíduos, que, além disso, passa por alterações durante a vida e provoca resultados diferentes (MINOLTA, 2007). A utilização de imagens coloridas que possam ser convertidas para canais RGB, possibilitam que os pixels capitem as cores baseadas no vermelho, verde e azul, assim como o olho humano, permitindo a visualização real do objeto e avaliação mais precisa (CHEN, 2002). O processamento digital de imagens envolve uma série de procedimentos que se inter-relacionam, tendo como início a captura da imagem por meio de um sistema de aquisição. Posterior à captura pelo processo de digitalização, a imagem precisa estar ajustada para o tratamento computacional, e para isso realiza-se o primeiro passo efetivo, também conhecido como pré-processamento, que fará a filtragem de ruídos introduzidos pelos sensores e corrigirá distorções geométricas (DE QUEIROZ; GOMES, 2001). A segmentação objetiva a divisão da imagem em regiões que se referem ao mesmo conteúdo por meio do isolamento de pixels que não fazem parte deste objeto ou conteúdo. (DU e  SUN, 2004). O resultado  do processo de segmentação é  o isolamento das regiões de interesse, onde permanecerá na imagem apenas  as áreas  desejadas afim de extrair determinadas informações.

Materiais e Métodos

As imagens foram obtidas durante a rotina industrial de um frigorífico comercial. Foram utilizadas 12 meias-carcaças bovinas provenientes de animais com diversos níveis de maturidade cronológica, classe sexual e grupos genéticos. A idade cronológica dos animais eram conhecidas e variavam de 12 a 36 meses. Após 24 horas de maturação sanitária, obteve-se da meia carcaça esquerda a imagem das vértebras em suas porções mediais, entre a sétima e nona vértebra torácica, terceira e quinta vértebra lombar e segunda e quarta vértebra sacral. As imagens foram coletadas com o auxílio de uma câmera digital Canon EOS 60D posicionada a aproximadamente 40 cm da carcaça e sustentada manualmente. Para que as áreas de osso e cartilagem pudessem ser contabilizadas posteriormente foi utilizado um marcador com área conhecida (25 cm2) e de cor contrastante às cores presentes na carcaça. As amostras foram analisadas quanto ao seu grau de ossificação, para posteriormente correlacionar a idade fisiológica com a idade cronológica de forma objetiva. O processamento se iniciou com a construção de imagens padrão afim de identificar as áreas de osso e cartilagem por meio do programa Photo Scape® utilizando cores distintas para identificar cada área (osso e cartilagem) sem sobrepor outras estruturas que pudessem conter na imagem, como a presença de tecido adiposo sobre as vértebras, para que a determinação seja baseada em áreas visíveis e representativas. A sequência do processamento se deu a partir das imagens padrão com o programa ImageJ® (Figura 1). As imagens foram ajustadas para o espaço de cor binário e posteriormente utilizado filtro de mediana de 40 pixels para remover as partículas que não fazem parte da região de interesse. A partir do processamento das imagens obteve-se a contagem de pixels que apresentavam as áreas de osso e cartilagem, bem como a quantidade de pixels identificados no marcador, e por meio de uma regra de três obteve-se a área total de osso e cartilagem.

Resultados e Discussão

É possível observar que a ossificação das cartilagens se comporta de diferentes formas, de acordo com o sexo, idade, grupo genético dos animais (Tabela 1). Analisando as porcentagens de ambas as vértebras, é possível constatar que a ossificação das cartilagens se inicia nas vértebras sacrais, seguindo para as lombares e torácicas. Isso ficou evidenciado na maioria dos animais, no entanto é importante salientar que como algumas áreas foram desprezadas na análise por apresentarem tecido adiposo, essa tendência não foi observada em 100% dos animais avaliados. Como apresentado na Tabela 1, a determinação do grau de ossificação das cartilagens utilizando o processamento de imagens foi possível. Apesar de ainda ser realizado de forma manual, este processo traz maior segurança para a análise e é uma primeira etapa para automatizar a análise com a visão computacional (processamento de imagem + inteligência artificial). Com a possibilidade de segmentação das áreas de interesse (osso e cartilagem) será possível correlacionar essas áreas com a idade fisiológica dos animais e a partir disso obter a maturidade real de cada carcaça e com isso a independência da verificação da dentição, bem como de demais informações dos lotes relacionadas a idade dos animais que traz insegurança aos resultados, dada a variabilidade da maturidade dentre os animais.

Conclusões

Com este estudo é possível concluir que a determinação da ossificação das cartilagens de carcaças bovinas pode ser feita por meio de processamento de imagens.

Gráficos e Tabelas




Referências

BRASIL. Ministério da Agricultura e Abastecimento. Instrução Normativa de Nº9, de 4 de maio de 2004. Sistema de Classificação de Bovinos. BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Bovinos e Bubalinos. Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/animal/especies/bovinos-e-bubalinos>. Acesso em 27 dez 2016. CHEN, YUD-REN; CHAO, KUANGLIN; KIM, MOON S. Machine vision technology for agricultural applications. Computers and electronics in Agriculture, v. 36, n. 2, p. 173-191, 2002. DU, CHENG-JIN; SUN, DA-WEN. Recent developments in the applications of image processing techniques for food quality evaluation. Trends in food science & technology, v. 15, n. 5, p. 230-249, 2004. DE QUEIROZ, José Eustáquio Rangel; GOMES, Herman Martins. Introdução ao Processamento Digital de Imagens. RITA, v. 13, n. 2, p. 11-42, 2006. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Produção Animal 4º trimestre. Disponível em: <http://www1.ibge.gov.br/home/estatistica/indicadores/agropecuaria/producaoagropecuaria/abate-leite-couro-ovos_201404comentarios.pdf>. Acesso em: 29 jul. 2016. LUCHIARI FILHO, A. F. Pecuária da carne bovina. São Paulo, 2000. 134p. LU, J.; TAN, J.; SHATADAL, P.; GERRARD, D. E. Evaluation of pork color by using computer vision. Meat Science, v. 56, n. 1, p. 57-60, 2000. MINOLTA CORPORATION. Precise color communication: color control from feeling to instrumentation. Minolta, 1994.





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