高光譜成像技術(shù)是一種融合了傳統(tǒng)成像技術(shù)和光譜技術(shù)的先進(jìn)技術(shù)，它不僅可以獲取被檢測(cè)物體的空間信息，還可以獲取其光譜信息。這種技術(shù)在蔬菜品質(zhì)與安全無損檢測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用。

一、用于蔬菜外部品質(zhì)的檢測(cè)

外部品質(zhì)是蔬菜最重要的感官品質(zhì)，主要體現(xiàn)在顏色、紋理、尺寸、形狀和表面缺陷等方面。傳統(tǒng)機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)這些外觀品質(zhì)特征的自動(dòng)檢測(cè)，但對(duì)于大部分特征不明顯的缺陷，如損傷、腐爛、凍傷等，其顏色、紋理等信息與正常區(qū)域高度相似，基于RGB彩色相機(jī)的傳統(tǒng)機(jī)器視覺無法進(jìn)行有效識(shí)別。而高光譜成像技術(shù)的多波長(zhǎng)圖像優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)成像技術(shù)的這一缺點(diǎn)。

例如，針對(duì)腐爛蔬菜的檢測(cè)，研究者利用高光譜成像系統(tǒng)結(jié)合相關(guān)分析、互信息、逐步分析和基于線性判別分析的遺傳算法等方法，挑選出適合檢測(cè)的特征波長(zhǎng)。然后，基于分類回歸樹（CART）和線性判別分析（LDA）等像素分類方法實(shí)現(xiàn)了腐爛區(qū)域在特征波長(zhǎng)圖像上的分割。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用搭建的高光譜機(jī)器視覺平臺(tái)和特征波長(zhǎng)圖像能夠?qū)崿F(xiàn)腐爛蔬菜的自動(dòng)檢測(cè)。

二、用于蔬菜內(nèi)部品質(zhì)的檢測(cè)

內(nèi)部品質(zhì)是蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的衡量依據(jù)，主要包括糖度、酸度、硬度、可溶性固形物含量、淀粉含量、水分和成熟度等指標(biāo)。傳統(tǒng)檢測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且只能對(duì)同批次農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行抽檢。而高光譜成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的化學(xué)成像，使蔬菜內(nèi)部品質(zhì)的快速無損檢測(cè)成為可能。

例如，針對(duì)可溶性固形物含量的檢測(cè)，研究人員利用高光譜成像系統(tǒng)采集蘋果的高光譜圖像，然后通過測(cè)量蘋果的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)來預(yù)測(cè)蘋果的硬度和可溶性固形物含量。研究結(jié)果顯示，蘋果的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)與硬度和SSC含量都有相關(guān)性，其中吸收系數(shù)與硬度和SSC含量的相關(guān)性較高?？扇苄怨绦挝锖康念A(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.864，表明高光譜成像技術(shù)是測(cè)量水果光學(xué)特性的有效手段，可用于水果內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測(cè)。

三、用于蔬菜品質(zhì)安全的檢測(cè)

食品安全關(guān)系到消費(fèi)者的飲食安全和健康，因此備受社會(huì)關(guān)注。品質(zhì)安全主要通過檢測(cè)蔬菜中的動(dòng)物糞便等外來物污染、各種病害、品質(zhì)劣變、細(xì)菌感染和農(nóng)藥殘留等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。高光譜成像技術(shù)作為一種新的科學(xué)有效的檢測(cè)工具，已經(jīng)在蔬菜品質(zhì)安全檢測(cè)方面取得了許多成功應(yīng)用。

例如，為了檢測(cè)蘋果表面的糞便污染，研究人員搭建了一個(gè)高光譜反射和熒光成像系統(tǒng)，結(jié)合商業(yè)蘋果分選生產(chǎn)線，能夠以每秒鐘三個(gè)以上的速度在線檢測(cè)蘋果的糞便污染和缺陷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用熒光成像系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的波長(zhǎng)比算法可以獲得100%的檢測(cè)正確率。另外，針對(duì)菠菜葉表面的糞便污染檢測(cè)，研究人員利用高光譜熒光成像系統(tǒng)結(jié)合主成分分析（PCA）實(shí)現(xiàn)了糞便污染區(qū)域的提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用所搭建的高光譜成像系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)菠菜葉表面糞便污染的檢測(cè)。

高光譜相機(jī)在蔬菜品質(zhì)與安全無損檢測(cè)中發(fā)揮了重要作用。通過高光譜成像技術(shù)，可以快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行蔬菜外部品質(zhì)、內(nèi)部品質(zhì)和品質(zhì)安全的檢測(cè)，為保障消費(fèi)者健康和權(quán)益提供了科學(xué)有效的手段。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高光譜相機(jī)在蔬菜品質(zhì)與安全無損檢測(cè)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。