高光谱成像技术在果蔬品质检测中的应用

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1、第２７卷第２期激光生物学报Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．２２０１８年４月ＡＣＴＡＬＡＳＥＲＢＩＯＬＯＧＹＳＩＮＩＣＡＡｐｒ．２０１８ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７７１４６．２０１８．０２．００３高光谱成像技术在果蔬品质检测中的应用贾敏，欧中华（电子科技大学光电科学与工程学院，四川成都６１００５４）摘要：高光谱成像技术结合了传统成像和光谱学技术的优点，可以同时获取反映待测物内外部品质的光谱信息与空间信息，近年来在果蔬品质无损检测中得到广泛应用。本文从高光谱成像技术的基本原理与其在果蔬品质无损检测中的探索与应用出发，阐述

2、了高光谱成像技术在该领域的最新研究进展。关键词：高光谱成像；果蔬；内外部品质；无损检测中图分类号：Ｏ４３３文献标志码：Ａ文章编号：１００７７１４６（２０１８）０２０１１９０８ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌＩｍａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆＦｒｕｉｔｓａｎｄＶｅｇｅｔａｂｌｅｓＪＩＡＭｉｎ，ＯＵＺｈｏｎｇｈｕａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａ

3、ｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇ（ＨＳＩ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｉｍａｇｉｎｇａｎｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｉｔｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｓｐａｔｉａｌａｎｄｓｐｅｃｔｒａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｏｂｊｅｃｔｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｗｈｉｃｈｒｅｆｌｅｃｔｉｔｓｅｘｔｅｒｎａｌａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｑｕ

4、ａｌｉｔｉｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ＨＳＩｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇ（ＮＤＴ）ｏｆｆｒｕｉｔｓａｎｄｖｅｇｅｔａｂｌｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨＳＩｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｑｕａｌｉｔｙＮＤＴｏｆｆｒｕｉｔｓａｎｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ

5、ＨＳＩｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｉｎｇ；ｆｒｕｉｔｓａｎｄｖｅｇｅｔａｂｌｅ；ｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｑｕａｌｉｔｙ；ＮＤＴ形物含量、淀粉含量、水分和成熟度及其他营养元素０引言的含量等内部品质，其品质好坏是其市场销量的重［１］近年来，食品安全问题备受关注，人们对果蔬品要因素。质与安全标准的要求也越来越高，已成为社会关注传统果蔬品质检测方法如化学法、高效液相色的热点。通常，果蔬品质包括了形状、颜色、大小和谱法、质谱分析法等通常对待测物具有破坏性，且速表面缺陷等外部品

6、质与糖度、酸度、硬度、可溶性固度慢。机器视觉和光谱技术具有快速、无损、可靠等收稿日期：２０１８０３０８；修回日期：２０１８０３１９基金项目：国家自然科学基金（６１３２７００４）；中央高校基本科研业务费项目（ＺＹＧＸ２０１６Ｊ０７３）作者简介：贾敏（１９９３－），男，硕士研究生，主要从事高光谱成像系统的设计与图像处理等方面的研究。（电子邮箱）ｊｉａｍｉｎ１９９３４３＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：欧中华（１９７８－），男，副教授，硕士生导师，博士，主要从事光电传感与信息处理、光电测量仪器等方面的研究。（电子邮箱）ｏｚｈ＠ｕ

7、ｅｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ１２０激光生物学报第２７卷优点，近年来广泛用于果蔬品质检测中。其中，机器视觉技术通过提取和分析果蔬形状、大小、颜色及表面缺陷等空间信息进行外部品质检测，而近红外光［１，２］谱技术主要对果蔬内部品质进行检测。高光谱成像技术将图像与光谱技术相结合，可同时获取反映待测物内外部品质的光谱信息与空间信息，近几年国内外对其在果蔬品质的无损检测中进行了广泛的研究。本文将从高光谱成像技术的基本原理与其在果蔬品质无损检测中的研究与应用等方面，介绍其在该领域的最新研究进展。图２高光谱三维立体图像１高光谱成像技术原理Ｆｉｇ．２

8、３Ｄｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅ高光谱系统中的每个像元均可获取同一个光谱有变化。λ坐标表示物体的光谱信息，将反映出待测区间内几十到几百个连续的窄波段信息，并得到一物成分结构等内部品质。条平滑而完整的光谱曲线，同时整个成像系统还可获取被测物的空间信息，实现对待测物内部成