高光譜成像技術在果蔬品質無損檢測中的應用
發(fā)布時間:2023-04-04
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果蔬品質檢測對我國水果生產(chǎn)、消費及出口都十分重要,傳統(tǒng)的檢測方法需要破壞樣品,產(chǎn)生的廢棄物極易污染環(huán)境。為了表征被測對象的外部特征和內部信息,實現(xiàn)果蔬品質的快速無損檢測,我們就可以使用高光譜成像儀?。本文介紹了高光譜成像技術在果蔬品質無損檢測中的應用。
果蔬品質檢測對我國水果生產(chǎn)、消費及出口都十分重要,傳統(tǒng)的檢測方法需要破壞樣品,產(chǎn)生的廢棄物極易污染環(huán)境。為了表征被測對象的外部特征和內部信息,實現(xiàn)果蔬品質的快速無損檢測,我們就可以使用高光譜成像儀。本文介紹了高光譜成像技術在果蔬品質無損檢測中的應用。
高光譜成像技術在果蔬品質無損檢測中的應用:
1.果蔬外部品質檢測
果蔬的外部品質主要包括顏色、紋理、形狀、大小、表面污染和表面缺陷等特征,外部品質是果蔬品質的最直接體現(xiàn)。傳統(tǒng)的檢測方法已經(jīng)可以實現(xiàn)針對較為明顯的外觀特征的自動檢測,但是對于果蔬輕微損傷、腐敗、凍傷等大部分特征不明顯的外部特征則需要結合圖像技術進行檢測。區(qū)別于傳統(tǒng)的二維成像技術,高光譜成像技術可以獲得不同光譜維度上的圖像信息,更有利于果蔬外部品質的檢測分析。
近年來大量的國內外學者利用高光譜成像技術對果蔬的損傷、腐爛、凍傷等外部品質進行了探索研究。
2.果蔬內部品質檢測
果蔬內部品質主要包括糖度、硬度、酸度、水分、pH、可溶性固形物、淀粉含量等指標。可溶性固形物含量是指果蔬中所有溶于水的化合物的總稱,包括可溶性糖類、酸、維生素、礦物質等,它是果蔬重要的內部品質之一,因此,利用高光譜成像技術檢測果蔬中可溶性固形物含量成為國內外學者的研究熱點。例如,研究人員利用高光譜成像技術(400~1000nm)無損檢測草莓的含水量、可溶性固形物和酸度等品質指標,利用偏最小二乘和多元線性回歸對測定指標進行建模,模型結果較優(yōu),相關系數(shù)為0.92。同時利用灰度共生矩陣進行紋理分析,結果表明,分類精度達到 89.61%。
高光譜成像技術在果蔬品質無損檢測中的前景:
高光譜成像技術能獲取待測樣品較豐富的圖像和光譜信息,同時對果蔬外部和內部品質進行無損檢測,因而具有廣闊的應用前景。
1.高光譜信息豐富,但冗余信息多。要提高高光譜數(shù)據(jù)采集和處理的速度,研制便攜式儀器,與GPS和無線傳輸技術結合,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的精準獲取、解析,是高光譜成像技術的重要發(fā)展方向。
2.穩(wěn)健性的數(shù)學模型。開發(fā)面向高光譜的分析處理軟件,研究高光譜數(shù)據(jù)建模算法,提高數(shù)學模型的魯棒性,為高光譜成像技術的推廣提供軟件支撐。
3.高光譜成像技術兼?zhèn)淇梢姽鈭D像與光譜兩者的優(yōu)點。高光譜成像技術可檢測水果品質(果面缺陷、可溶性固形物、水分、堅實度、內部缺陷、表面污染等)及蔬菜品質(含水率、損傷、長勢等),在精準農(nóng)業(yè)方面有著重要的應用前景。
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