隨著生活水平的不斷提高，人們對食品的各種質量安全問題十分關注，保障食品安全性的一個重要工作手段就是無損檢測，它與人們的健康綠色生活息息相關，有利于促進我國經濟和社會的可持續發展。在實踐中，高光譜成像法技術是提高食品質量檢測安全可靠性的重要技術。本文介紹了高光譜成像技術在食品品質無損檢測中的應用。

高光譜成像系統的組成：

高光譜成像系統由硬件和軟件兩部分組成。硬件最重要的部件是傳感器，還包括光源、控制裝置和掃描器等。傳感器主要由物鏡、CCD陣列探測器和光譜儀。光譜儀包括光柵型成像光譜儀與干涉型成像光譜儀。CCD 陣列探測器分為線陣探測器和面陣探測器。軟件部分主要包括數據采集及處理軟件與光譜預處理軟件等。

高光譜成像系統的成像原理：

光譜儀是高光譜成像系統最重要的組成部分，光譜儀包括一個棱鏡一光柵一棱鏡單元，此單元可以阻止環境光的干擾，而且在光譜儀獲得被測物體的一行圖像時，此單元可以將光線從每行圖像的像素點色散到光譜軸上，這樣檢測人員就可以獲得在空間軸和光譜軸上的一維影像和光譜信息。物體或物鏡的連續運動就形成了整個物體的光譜圖像。最終，在 CCD 陣列探測器上完成對每個瞬間信號的獲取，檢測人員就可以得到高光譜三維圖像數據塊。

高光譜成像技術在綠色食品品質無損檢測中的應用：

1.無損檢測食品品質

傳統食品品質檢測方法對食物具有一定的損壞，而且需要花費的時間、人力、物力比較多，不能滿足現代社會對食品質量檢測的要求。硬度和可溶性固形物含量是決定食品成熟度和收獲時節的重要內在指標。除此之外，重要的食品品質指標還包括口味、外觀、香味和化學組成等。而基于高光譜成像技術的上述指標測定工作只需少量樣本，并且可以實現相關品質指標的快速無損測定。檢測人員需要從模型樣本中提取到包括二維的圖像像素信息和第三維的波長信息的“三維”圖像塊。然后，檢測人員建立多元分析模型，將提取的光譜數據與樣本屬性的測量值進行關聯，建立定量關系模型，從而對食品樣本進行品質檢測與分級，并對食品品質做出有效評價。

2.檢測食品表面污染

據研究，檢測人員用不同波段的光照射食品時，食品會對光產生散射、吸收、反射和透射等現象。研究表明，部分特定波段的光照射至食品內部時，通過透射和散射采集的光譜數據中會攜帶有豐富的食品內部成分信息。近年來，高光譜技術被應用于檢測食品的損傷情況，應用高光譜成像的方法既能夠實現無損檢測，又能夠快速準確獲取樣本的完整的圖像信息和光譜信息。檢測人員通過圖像和光譜分析方法，檢測食品的化學成分、物理結構和表面特征。在四百到一千納米的可見光和近紅外的光譜范圍內，綜合曝光時間、掃描速度和光譜校正等信息，檢測人員可以采集到包括二維的圖像像素信息和第三維的波長信息的“三維”圖像塊。由于高光譜數據具有多光譜通道、高光譜分辨率和連續光譜的特點，可分辨出極接近但不同波長下的兩幅不同的圖像，并可得到任意像素點的連續光譜曲線和不同物質的不同光譜曲線。這種技術利用正常區域的光譜值與損傷區域的光譜值在某些特定波長下，會存在比較大的差異性，能夠實現對食品表面的無損檢測。

3.檢測食品農藥殘留

在實踐中，農藥殘留檢測技術比較豐富，傳統的高精度檢測過程對檢測人員操作性要求比較高，且檢測時間長，僅能用于實驗室農藥殘留的精確分析和檢測；化學檢測方法一般是破壞性檢測，有著消耗有機試劑、制樣繁瑣且檢測成本高等不利特點。而高光譜成像檢測能夠達到高效實時與快速無損檢測的目的。檢測人員通過高光譜儀獲得食品的高光譜圖像，應用主成分分析方法對所獲得的高光譜圖像進行分析，并找出特征波長下的圖像。檢測人員利用圖像處理技術來分析這些特征圖像，可以檢測出食品表面的農藥殘留含量。