隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)水果品質(zhì)與安全標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)水果品質(zhì)的檢測(cè)方法對(duì)樣本破壞性強(qiáng)，且檢測(cè)速度慢。因此，為了提升水果內(nèi)外品質(zhì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性與速度，就可以使用高光譜成像儀。本文介紹了高光譜成像儀在水果內(nèi)外品質(zhì)快速無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用。

水果內(nèi)外品質(zhì)檢測(cè)的重要性：

我國(guó)是世界水果生產(chǎn)大國(guó)，根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》2006年我國(guó)水果總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到17239.9 萬(wàn)噸（包括瓜果類(lèi)），水果產(chǎn)量世界第一，但我國(guó)不是水果生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，水果出口量只占總產(chǎn)量的2%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于9%～10%的世界平均水平。造成水果出口難的主要原因之一就是未能?chē)?yán)格按照出口標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水果品質(zhì)進(jìn)行分級(jí)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，以及我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，國(guó)際水果市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，消費(fèi)者對(duì)水果品質(zhì)的要求越來(lái)越高。消費(fèi)者在挑選水果時(shí)從以往僅僅關(guān)心水果的外部品質(zhì)，逐步轉(zhuǎn)向更加注重水果的內(nèi)部品質(zhì)。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用水果的電學(xué)特性、聲學(xué)特性、光學(xué)特性、聲波振動(dòng)特性、太赫茲、核磁共振、X射線(xiàn)、電子鼻、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)對(duì)水果品質(zhì)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。水果品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)是在不破壞被檢測(cè)水果的情況下，應(yīng)用一定的檢測(cè)技術(shù)和分析方法對(duì)其外部品質(zhì)和內(nèi)部品質(zhì)加以測(cè)定，并按一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其做出評(píng)價(jià)的過(guò)程。水果內(nèi)部品質(zhì)（成熟度、堅(jiān)實(shí)度、可溶性固形物、水分等）用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)量費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且內(nèi)部組織成分的測(cè)定需依靠破壞性檢測(cè)方法，受人工影響較大，這嚴(yán)重影響了對(duì)水果進(jìn)行快速、無(wú)損、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

因此，為了快速、無(wú)損、準(zhǔn)確的對(duì)水果的內(nèi)外品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，推動(dòng)水果行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展，就可以使用高光譜成像技術(shù)。高光譜成像技術(shù)把二維成像和光譜技術(shù)融為一體，具有多波段、高分辨率和圖譜合一的優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)。高光譜數(shù)據(jù)包含光譜和圖像信息，同時(shí)表征被測(cè)對(duì)象的外部特征和內(nèi)部信息，實(shí)現(xiàn)果蔬品質(zhì)的快速無(wú)損檢測(cè)。

高光譜成像儀在水果內(nèi)外品質(zhì)快速無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用：

目前水果的品質(zhì)與安全主要是通過(guò)傳統(tǒng)的化學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)的，化學(xué)方法是一種費(fèi)時(shí)費(fèi)力的破壞性檢測(cè)技術(shù)。隨著成像和光譜技術(shù)的快速發(fā)展，高光譜成像儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水果品質(zhì)與安全的快速無(wú)損檢測(cè)中。高光譜成像儀融合了傳統(tǒng)的成像技術(shù)和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，獲取的高光譜圖像具有“圖譜合一”的特點(diǎn)，即同時(shí)含有圖像信息和光譜信息。圖像信息可以用來(lái)檢測(cè)水果的外部品質(zhì)，而光譜信息則可以用來(lái)檢測(cè)它們的內(nèi)部品質(zhì)和安全性。

水果的內(nèi)部品質(zhì)是衡量水果營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的主要依據(jù)。一般來(lái)講，內(nèi)部品質(zhì)主要通過(guò)檢測(cè)水果的酸甜度、成熟度、淀粉含量、可溶性固形物含量以及水分含量等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法方法主要通過(guò)物理化學(xué)等具有破壞性的檢測(cè)手段進(jìn)行測(cè)量，且檢驗(yàn)結(jié)果只能代表同批次農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量情況。高光譜成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水果的化學(xué)成像，使得水果內(nèi)部品質(zhì)的快速無(wú)損檢測(cè)成為可能。

通過(guò)高光譜成像儀對(duì)水果樣本進(jìn)行測(cè)量，從從模型樣本中提取到包括二維的圖像像素信息和第三維的波長(zhǎng)信息的“三維”圖像塊。然后，建立多元分析模型，將提取的光譜數(shù)據(jù)與樣本屬性的測(cè)量值進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立定量關(guān)系模型，從而就可以對(duì)水果樣本進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)與分級(jí)，并對(duì)水果品質(zhì)做出有效評(píng)價(jià)。

外部品質(zhì)是水果最重要的品質(zhì)，水果的外部品質(zhì)主要表現(xiàn)在其尺寸、紋理、顏色、形狀和表面損傷等方面，是消費(fèi)者評(píng)價(jià)水果好壞的最直接依據(jù)。目前利用傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，已經(jīng)能夠?qū)ι鲜鏊拇蟛糠中再|(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，但是對(duì)于大部分特征不明顯的缺陷，例如輕微損傷、凍傷等，缺陷區(qū)域的外部信息和正常區(qū)域處的相似度較高，傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)很難識(shí)別。高光譜成像技術(shù)由于其的特殊性和優(yōu)越性，近年來(lái)被越來(lái)越多的應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品表面缺陷的檢測(cè)中。

高光譜成像儀結(jié)合了光譜技術(shù)和圖像處理技術(shù)的雙重優(yōu)勢(shì)，既有光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：快速、高效、測(cè)量簡(jiǎn)單方便、非破壞性分析、多組分同時(shí)測(cè)定、樣品不需預(yù)處理或預(yù)處理簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析，又融合了圖像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：可視化、直觀(guān)形象、再現(xiàn)性好、處理精度高、適用面寬、靈活性高。光譜技術(shù)和圖像處理技術(shù)的融合與交叉，使得光譜信息和圖像信息取得雙贏(yíng)效果，都發(fā)揮出遠(yuǎn)大于自身的功用。例如，可以先通過(guò)光譜分析方法選擇具有代表性的特征波長(zhǎng)，再提取特征波長(zhǎng)圖像的紋理等圖像信息進(jìn)行更深入的分析；可以應(yīng)用光譜分析方法定量測(cè)定樣本圖像每個(gè)像素點(diǎn)的化學(xué)成分含量和品質(zhì)參數(shù)，再在圖像上進(jìn)行空間維的顯示。

高光譜成像儀作為一種綠色環(huán)保的檢測(cè)技術(shù)，具有準(zhǔn)確、無(wú)損、綠色與環(huán)保等特點(diǎn)，在水果品質(zhì)檢測(cè)的研究中所建立的模型預(yù)測(cè)效果良好，在未來(lái)水果的品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)方向具有良好的應(yīng)用前景。