高光譜相機檢測面包顏色實驗
發布時間:2023-06-09
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高光譜相機可以采集目標物的反射光譜信息,并使用Lab顏色空間來分析光譜信息。
高光譜相機可以采集目標物的反射光譜信息,并使用Lab顏色空間來分析光譜信息。 Lab顏色空間是一個三維顏色坐標系,其中:
L = 亮度,從黑色到白色;a = 從青色到品紅色/紅色;b = 從藍色到黃色
為了表示顏色感知精度,我們使用ΔE值,它用于描述LAB顏色空間中兩點之間的差異,ΔE值越小,感知越準確。
測量儀器 | 顏色感知精度 |
RGB相機 | ΔE= 8-10 |
人眼 | ΔE=~1 |
高光譜相機 | ΔE﹤1(值);ΔE=~0.2(相對值) |
為了演示說明高光譜相機是如何用于顏色測量和分析的,我們使用sinespec SP130M高光譜相機測量了在烤箱中烘烤不同時長的面包的顏色。標準的烘烤時間為5-6分鐘,短的烘烤時間為3分鐘,烘烤時間依次增加1分鐘。明顯烤焦的面包(黑色)烘烤了8分鐘。
實驗測試
實驗使用國內sinespec SP130M高光譜相機,光譜范圍為400-1000nm。sinespec SP130M是專為顏色測量而設計的一款高光譜相機。
賽斯拜克sinespec SP130M高光譜相機:
分光方式:透射光柵
光譜波段數:1200(1x),600(2x),300(4x)
光譜分辨率:優于2.5nm
空間像素數:1920(1x),960(2x),480(4x)
數據分析
我們使用賽斯拜克sinespec公司的專有分析軟件分析了樣品的原始數據,并獲得了表征面包外觀顏色的Lab值。為使分析結果簡單明了,我們僅呈現三個單獨測量點的Lab值;當然,我們也可以獲取圖像的每個像素點的Lab值。下表列出了每個面包上三個不同測量點的Lab值。
烘烤時間 | L值 | a值 | b值 |
烘烤3分鐘 | 77.6 77.4 66.1 | 13.4 5.0 13.4 | 35.5 25.9 33.9 |
烘烤4分鐘 | 55.6 74.4 55.3 | 21.3 15.6 21.7 | 32.3 40.3 28.9 |
烘烤5分鐘 | 66.3 51.3 52.5 | 20.3 19.9 17.8 | 38.0 28.0 30.5 |
烘烤6分鐘 | 59.9 48.2 58.4 | 22.6 19.8 20.3 | 31.7 18.7 29.0 |
烘烤7分鐘 | 35.3 36.7 36.7 | 14.8 13.9 14.7 | 4.5 6.8 3.3 |
烘烤8分鐘 | 29.9 30.0 24.8 | 11.9 10.7 7.5 | 1.4 0.7 2.6 |
從以上分析得出的數據我們能夠明顯看到:
? 按照配方烘烤的面包,L值約為50-60。未烤熟的面包的L值明顯較高(超過65),而烤焦的面包的L值明顯較低,約為35。
? 未烤熟或烤焦面包的a值都較低(﹤16),最佳的a值約為20-22。
? 除非面包被烤焦,否則b值幾乎沒有差異。若b值﹤10,面包被輕微的烤焦;若b值﹤4,則面包明顯被烤焦。
下圖可以看到面包上每個測量點的具體情況:
賽斯拜克sinespec高光譜相機不僅適用于食品的顏色測量,還可以檢測食品中的異物、檢測糖分或水分的含量、檢測填充物是否均勻分布等。在線檢測過程快速、可靠,可顯著提高食品質量和安全性。
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