隨著人們對(duì)果蔬品質(zhì)關(guān)注度的提高，高光譜成像技術(shù)作為一種快速、無(wú)損的檢測(cè)方法，已被廣泛應(yīng)用于果蔬產(chǎn)品的品質(zhì)檢測(cè)中。高光譜成像技術(shù)融合了傳統(tǒng)的成像技術(shù)和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)檢測(cè)果蔬的內(nèi)部和外部品質(zhì)信息。本文主要介紹了高光譜相機(jī)在果蔬內(nèi)外品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用。

高光譜相機(jī)在果蔬品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

果蔬外部品質(zhì)的檢測(cè)

高光譜成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的無(wú)損檢測(cè)，精度高、易于操作，近年來(lái)已逐步應(yīng)用于果蔬外部品質(zhì)的檢測(cè)中。例如，有研究者利用高光譜成像技術(shù)對(duì)蔬菜的新鮮度進(jìn)行了檢測(cè)。通過(guò)采集小白菜、菠菜、油菜、娃娃菜等四種蔬菜葉片的光譜圖像，并對(duì)比分析不同失水時(shí)間下的高光譜圖像與機(jī)器視覺(jué)圖像，發(fā)現(xiàn)高光譜圖像可以有效辨別蔬菜葉片的新鮮度。

新鮮度是反映果蔬品質(zhì)的重要指標(biāo)。剛采摘的果蔬通常需經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存、運(yùn)輸，最終到達(dá)消費(fèi)者，該過(guò)程將影響其新鮮度品質(zhì)。一般而言，人們對(duì)果蔬新鮮度的主觀判斷是不準(zhǔn)確的。研究人員利用高光譜成像技術(shù)對(duì)蔬菜的新鮮度檢測(cè)進(jìn)行了探索。分別在失水0、10、24、48小時(shí)狀態(tài)下，利用成像光譜儀采集了小白菜、菠菜、油菜、娃娃菜等四種蔬菜葉片的光譜圖像并進(jìn)行對(duì)比分析。其中，小白菜葉片在不同失水時(shí)間下的高光譜圖像與機(jī)器視覺(jué)圖像的對(duì)比分析如下圖所示。從中可以看出，隨著時(shí)間的變化兩幅圖中的葉片狀態(tài)均有明顯變化，但機(jī)器視覺(jué)圖像只能看出失水狀態(tài)，而高光譜圖像通過(guò)分析光譜信息的變化發(fā)現(xiàn)，葉片在失水過(guò)程中其外觀形態(tài)及內(nèi)部葉綠素均有變化，葉綠素相對(duì)含量值預(yù)測(cè)模型的相關(guān)系數(shù) r=0.76，說(shuō)明高光譜技術(shù)可以有效辨別蔬菜葉片的新鮮度。

果蔬內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)

糖度和硬度是反映果蔬內(nèi)部品質(zhì)的兩個(gè)重要指標(biāo)。有研究者采用高光譜技術(shù)測(cè)量果蔬可溶性固形物含量，成功繪制出主要波段的高空間分辨率SSC圖像。此外，高光譜成像技術(shù)還可用于繪制蘋(píng)果可溶性固形物含量的空間分布圖，為判斷蘋(píng)果的成熟度和評(píng)估其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提供了有效手段。

可溶性固形物含量（SSC）是指果蔬中所有溶解于水的化合物總稱，包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等。其含量可以衡量果蔬的成熟度，測(cè)量其含量在農(nóng)業(yè)采摘方面非常重要。近年來(lái)，采用高光譜技術(shù)測(cè)量果蔬可溶性固形物含量已成熱點(diǎn)。有研究者將近紅外高光譜運(yùn)用到蘋(píng)果可溶性固形物含量的檢測(cè)中。其對(duì)多個(gè)蘋(píng)果樣本分別采集4塊尺寸為2cm×2cm ×1.5cm區(qū)域中的高光譜圖像，利用偏最小二乘回歸法來(lái)估算可溶性固形物含量反射數(shù)據(jù)與近紅外光譜數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，得到交叉驗(yàn)證系數(shù)為0.89，均方根誤差0.55%，最后成功繪制出主要波段的高空間分辨率SSC圖像，如下圖所示。從圖中可以看出靠近蘋(píng)果邊緣部分相比于中心部分有著更高的SSC值。結(jié)果表明，可用近紅外高光譜成像技術(shù)測(cè)量蘋(píng)果的可溶性固形物含量。

高光譜相機(jī)在果蔬品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)獲取待測(cè)樣品豐富的圖像和光譜信息，同時(shí)對(duì)果蔬外部和內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，有助于提高果蔬產(chǎn)品的品質(zhì)和安全性。然而，高光譜成像技術(shù)仍存在信息冗余等問(wèn)題，未來(lái)需要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)便攜式儀器和提高數(shù)學(xué)模型的穩(wěn)健性，以推動(dòng)高光譜成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息精準(zhǔn)獲取和處理中的應(yīng)用。