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來源:賽斯拜克 發(fā)表時間:2023-08-07 瀏覽量:573 作者:awei
高光譜成像技術(shù)是一種融合了傳統(tǒng)成像技術(shù)和光譜技術(shù)的先進技術(shù),它不僅可以獲取被檢測物體的空間信息,還可以獲取其光譜信息。這種技術(shù)在蔬菜品質(zhì)與安全無損檢測中具有廣泛的應(yīng)用。
高光譜成像技術(shù)是一種融合了傳統(tǒng)成像技術(shù)和光譜技術(shù)的先進技術(shù),它不僅可以獲取被檢測物體的空間信息,還可以獲取其光譜信息。這種技術(shù)在蔬菜品質(zhì)與安全無損檢測中具有廣泛的應(yīng)用。
外部品質(zhì)是蔬菜最重要的感官品質(zhì),主要體現(xiàn)在顏色、紋理、尺寸、形狀和表面缺陷等方面。傳統(tǒng)機器視覺技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)這些外觀品質(zhì)特征的自動檢測,但對于大部分特征不明顯的缺陷,如損傷、腐爛、凍傷等,其顏色、紋理等信息與正常區(qū)域高度相似,基于RGB彩色相機的傳統(tǒng)機器視覺無法進行有效識別。而高光譜成像技術(shù)的多波長圖像優(yōu)點彌補了傳統(tǒng)成像技術(shù)的這一缺點。
例如,針對腐爛蔬菜的檢測,研究者利用高光譜成像系統(tǒng)結(jié)合相關(guān)分析、互信息、逐步分析和基于線性判別分析的遺傳算法等方法,挑選出適合檢測的特征波長。然后,基于分類回歸樹(CART)和線性判別分析(LDA)等像素分類方法實現(xiàn)了腐爛區(qū)域在特征波長圖像上的分割。實驗結(jié)果表明,利用搭建的高光譜機器視覺平臺和特征波長圖像能夠?qū)崿F(xiàn)腐爛蔬菜的自動檢測。
內(nèi)部品質(zhì)是蔬菜的營養(yǎng)價值的衡量依據(jù),主要包括糖度、酸度、硬度、可溶性固形物含量、淀粉含量、水分和成熟度等指標。傳統(tǒng)檢測方法費時費力,且只能對同批次農(nóng)產(chǎn)品進行抽檢。而高光譜成像技術(shù)可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的化學(xué)成像,使蔬菜內(nèi)部品質(zhì)的快速無損檢測成為可能。
例如,針對可溶性固形物含量的檢測,研究人員利用高光譜成像系統(tǒng)采集蘋果的高光譜圖像,然后通過測量蘋果的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)來預(yù)測蘋果的硬度和可溶性固形物含量。研究結(jié)果顯示,蘋果的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)與硬度和SSC含量都有相關(guān)性,其中吸收系數(shù)與硬度和SSC含量的相關(guān)性較高??扇苄怨绦挝锖康念A(yù)測相關(guān)系數(shù)達到0.864,表明高光譜成像技術(shù)是測量水果光學(xué)特性的有效手段,可用于水果內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測。
食品安全關(guān)系到消費者的飲食安全和健康,因此備受社會關(guān)注。品質(zhì)安全主要通過檢測蔬菜中的動物糞便等外來物污染、各種病害、品質(zhì)劣變、細菌感染和農(nóng)藥殘留等指標進行評估。高光譜成像技術(shù)作為一種新的科學(xué)有效的檢測工具,已經(jīng)在蔬菜品質(zhì)安全檢測方面取得了許多成功應(yīng)用。
例如,為了檢測蘋果表面的糞便污染,研究人員搭建了一個高光譜反射和熒光成像系統(tǒng),結(jié)合商業(yè)蘋果分選生產(chǎn)線,能夠以每秒鐘三個以上的速度在線檢測蘋果的糞便污染和缺陷。實驗結(jié)果表明,利用熒光成像系統(tǒng)和簡單的波長比算法可以獲得100%的檢測正確率。另外,針對菠菜葉表面的糞便污染檢測,研究人員利用高光譜熒光成像系統(tǒng)結(jié)合主成分分析(PCA)實現(xiàn)了糞便污染區(qū)域的提取。實驗結(jié)果表明,利用所搭建的高光譜成像系統(tǒng)可以實現(xiàn)菠菜葉表面糞便污染的檢測。
高光譜相機在蔬菜品質(zhì)與安全無損檢測中發(fā)揮了重要作用。通過高光譜成像技術(shù),可以快速、準確地進行蔬菜外部品質(zhì)、內(nèi)部品質(zhì)和品質(zhì)安全的檢測,為保障消費者健康和權(quán)益提供了科學(xué)有效的手段。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,高光譜相機在蔬菜品質(zhì)與安全無損檢測中的應(yīng)用前景將更加廣闊。