高光谱成像技术在果蔬品质检测中的应用

本文应用了400-1000nm的高光谱相机，可采用广东赛斯拜克科技有限公司产品SP130进行相关研究。光谱范围在400-1000nm，波长分辨率优于2.5nm，可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS，波段选择后最高3300Hz（支持多区域波段选择）。

新鲜度是反映果蔬品质的重要指标。刚采摘的果蔬通常需经过储存、运输，最终到达消费者，该过程将影响其新鲜度品质。一般而言，人们对果蔬新鲜度的主观判断是不准确的。有人利用高光谱成像技术对蔬菜的新鲜度检测进行了探索。分别在失水0、10、24、48小时状态下，利用成像光谱仪采集了小白菜、菠菜、油菜、娃娃菜等四种蔬菜叶片的光谱图像并进行对比分析。其中，小白菜叶片在不同失水时间下的高光谱图像与机器视觉图像的对比分析如下图所示。从中可以看出，随着时间的变化两幅图中的叶片状态均有明显变化，但机器视觉图像只能看出失水状态，而高光谱图像通过分析光谱信息的变化发现，叶片在失水过程中其外观形态及内部叶绿素均有变化，叶绿素相对含量值预测模型的相关系数r=0.76,说明高光谱技术可以有效辨别蔬菜叶片的新鲜度。

腐烂是果蔬在贮藏、运输过程中最常见的一种现象，不仅影响果蔬的内外部品质甚至会导致食品安全问题。对桃子根霉菌进行了深入研究，采用在400-1000 nm波段采集桃子360°全方位的高光谱数据(如下图所示),然后通过统计方法和图像分割算法得到三个单波长图像(709 nm,807 nm和874 nm),可以明显区分出边缘、健全和腐烂部位。实验中将腐烂部位按照尺寸大小分为3级，在对健全部位、轻微腐烂、中等腐烂以及严重腐烂的建模预测中，轻微腐烂的预测准确率为66.29%,其他三个的预测准确率均在95%以上，而对健全和腐烂两种级别的预测准确率