高光譜成像技術(shù)在食品安全檢測中的應用
發(fā)布時間:2024-02-19
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摘要:本研究采用高光譜成像技術(shù),利用Sinespec SP130M高光譜相機對雞肉片、蔬菜餡餅和山羊奶酪中的異物進行檢測。通過測量和分析光譜數(shù)據(jù),成功建立了分類模型,能夠準確區(qū)分食品和污染物。實驗結(jié)果表明,高光譜成像技術(shù)在食品安全檢測中具有潛力,能夠探測人眼無法看見的污染物,為食品生產(chǎn)過程中的質(zhì)量保證提供有效解決方案。
第一部分:項目背景與介紹
在食品生產(chǎn)過程中,確保產(chǎn)品的安全性是至關(guān)重要的。異物污染是食品安全領(lǐng)域的一個常見問題,它可能導致產(chǎn)品召回、成本上升以及品牌聲譽受損。為了應對這一挑戰(zhàn),我們采用了高光譜成像技術(shù),該技術(shù)能夠在整個生產(chǎn)過程中提供有效的質(zhì)量保證措施。
本研究使用了Sinespec SP130M高光譜相機(波長范圍900-1700 nm)和Specim LabScanner 40*20設(shè)備,對雞肉片、蔬菜餡餅和山羊奶酪等三種食品進行了測量,并在其中放置了不同類型的污染物。我們的目標是建立一個能夠準確檢測食品中異物的分類模型。
第二部分:實驗過程與數(shù)據(jù)采集
我們首先對雞肉片進行了測量,使用了木材、金屬以及兩種塑料(PE和PS)作為污染物。實驗過程中,將食物放置在烘焙紙上,并使用高光譜相機進行掃描。隨后,我們利用相同的污染物對蔬菜餡餅進行了檢測。最后,對山羊奶酪進行了測量,其中使用了一小塊薄薄的白色塑料包裝材料作為污染物。
在實驗過程中,我們獲取了每種食品和污染物的光譜數(shù)據(jù),并進行了基于White Ref和Dark Ref的標準化處理。通過SpecimINSIGHT分析軟件,我們提取了反射率數(shù)據(jù),并進行了區(qū)域選擇,以便進行后續(xù)的光譜比較和分類模型建立。
第三部分:光譜比較與分類模型建立
通過對雞肉片、蔬菜餡餅和山羊奶酪的光譜數(shù)據(jù)進行比較,我們發(fā)現(xiàn)食品和污染物之間的光譜特征存在明顯的差異。這種差異為我們建立分類模型提供了基礎(chǔ)。
我們使用了偏最小二乘判別分析(PLS-DA)模型對每種食品進行檢測以找出異物。對于雞肉片和蔬菜餡餅,模型包含了五個類別(PE、PS、木材、金屬和食品)。而對于山羊奶酪,由于只有一種污染物,分類模型只包含兩個類別(塑料和食品)。在每個模型中,背景都會被檢測到并用黑色進行可視化。
通過PLS-DA模型,我們能夠準確地區(qū)分食品和污染物,并對異物進行標識和可視化展示。這為食品生產(chǎn)過程中的異物檢測提供了有效的解決方案。
第四部分:結(jié)論與展望
本研究使用Sinespec SP130M高光譜相機成功地檢測了食品中的異物。實驗結(jié)果表明,高光譜成像技術(shù)能夠區(qū)分食品和污染物的光譜特征差異,并建立分類模型進行檢測。該技術(shù)具有探測人眼無法看見的污染物的能力,這是標準RGB相機無法實現(xiàn)的。
未來,我們可以進一步探索高光譜成像技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的應用潛力。例如,可以研究更多種類的食品和污染物,優(yōu)化分類模型的準確性和穩(wěn)定性。此外,還可以考慮將高光譜成像技術(shù)與其他無損檢測技術(shù)相結(jié)合,以提高食品安全檢測的效率和可靠性。相信通過不斷的努力和創(chuàng)新,我們能夠為保障食品安全做出更大的貢獻。
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