高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)無損檢測中的應(yīng)用
發(fā)布時間:2023-04-04
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果蔬品質(zhì)檢測對我國水果生產(chǎn)、消費(fèi)及出口都十分重要,傳統(tǒng)的檢測方法需要破壞樣品,產(chǎn)生的廢棄物極易污染環(huán)境。為了表征被測對象的外部特征和內(nèi)部信息,實(shí)現(xiàn)果蔬品質(zhì)的快速無損檢測,我們就可以使用高光譜成像儀?。本文介紹了高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)無損檢測中的應(yīng)用。
果蔬品質(zhì)檢測對我國水果生產(chǎn)、消費(fèi)及出口都十分重要,傳統(tǒng)的檢測方法需要破壞樣品,產(chǎn)生的廢棄物極易污染環(huán)境。為了表征被測對象的外部特征和內(nèi)部信息,實(shí)現(xiàn)果蔬品質(zhì)的快速無損檢測,我們就可以使用高光譜成像儀。本文介紹了高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)無損檢測中的應(yīng)用。
高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)無損檢測中的應(yīng)用:
1.果蔬外部品質(zhì)檢測
果蔬的外部品質(zhì)主要包括顏色、紋理、形狀、大小、表面污染和表面缺陷等特征,外部品質(zhì)是果蔬品質(zhì)的最直接體現(xiàn)。傳統(tǒng)的檢測方法已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)針對較為明顯的外觀特征的自動檢測,但是對于果蔬輕微損傷、腐敗、凍傷等大部分特征不明顯的外部特征則需要結(jié)合圖像技術(shù)進(jìn)行檢測。區(qū)別于傳統(tǒng)的二維成像技術(shù),高光譜成像技術(shù)可以獲得不同光譜維度上的圖像信息,更有利于果蔬外部品質(zhì)的檢測分析。
近年來大量的國內(nèi)外學(xué)者利用高光譜成像技術(shù)對果蔬的損傷、腐爛、凍傷等外部品質(zhì)進(jìn)行了探索研究。
2.果蔬內(nèi)部品質(zhì)檢測
果蔬內(nèi)部品質(zhì)主要包括糖度、硬度、酸度、水分、pH、可溶性固形物、淀粉含量等指標(biāo)??扇苄怨绦挝锖渴侵腹咧兴腥苡谒幕衔锏目偡Q,包括可溶性糖類、酸、維生素、礦物質(zhì)等,它是果蔬重要的內(nèi)部品質(zhì)之一,因此,利用高光譜成像技術(shù)檢測果蔬中可溶性固形物含量成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。例如,研究人員利用高光譜成像技術(shù)(400~1000nm)無損檢測草莓的含水量、可溶性固形物和酸度等品質(zhì)指標(biāo),利用偏最小二乘和多元線性回歸對測定指標(biāo)進(jìn)行建模,模型結(jié)果較優(yōu),相關(guān)系數(shù)為0.92。同時利用灰度共生矩陣進(jìn)行紋理分析,結(jié)果表明,分類精度達(dá)到 89.61%。
高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)無損檢測中的前景:
高光譜成像技術(shù)能獲取待測樣品較豐富的圖像和光譜信息,同時對果蔬外部和內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行無損檢測,因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.高光譜信息豐富,但冗余信息多。要提高高光譜數(shù)據(jù)采集和處理的速度,研制便攜式儀器,與GPS和無線傳輸技術(shù)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的精準(zhǔn)獲取、解析,是高光譜成像技術(shù)的重要發(fā)展方向。
2.穩(wěn)健性的數(shù)學(xué)模型。開發(fā)面向高光譜的分析處理軟件,研究高光譜數(shù)據(jù)建模算法,提高數(shù)學(xué)模型的魯棒性,為高光譜成像技術(shù)的推廣提供軟件支撐。
3.高光譜成像技術(shù)兼?zhèn)淇梢姽鈭D像與光譜兩者的優(yōu)點(diǎn)。高光譜成像技術(shù)可檢測水果品質(zhì)(果面缺陷、可溶性固形物、水分、堅實(shí)度、內(nèi)部缺陷、表面污染等)及蔬菜品質(zhì)(含水率、損傷、長勢等),在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面有著重要的應(yīng)用前景。
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