高光譜技術(shù)在芒果品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用方式：

1. 成熟度評(píng)估：高光譜技術(shù)可以通過分析芒果表面的光譜數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確識(shí)別芒果的成熟度水平。成熟度可通過測(cè)量芒果的色澤和味道來判斷，而高光譜技術(shù)可以通過分析不同波長(zhǎng)的光譜數(shù)據(jù)，提供更為客觀準(zhǔn)確的成熟度評(píng)估指標(biāo)。

2. 糖度和酸度測(cè)量：高光譜技術(shù)可以通過分析芒果的光譜數(shù)據(jù)，推斷其糖度和酸度水平。芒果的糖度和酸度是判斷其口感和甜度的重要指標(biāo)，通過高光譜技術(shù)可以快速測(cè)量大量樣品，提供準(zhǔn)確的糖度和酸度測(cè)定結(jié)果。

3. 纖維含量分析：高光譜技術(shù)可以通過分析芒果的光譜數(shù)據(jù)，推斷其纖維含量。芒果的纖維含量會(huì)對(duì)食用口感產(chǎn)生影響，通過高光譜技術(shù)可以進(jìn)行快速、非破壞性的纖維含量分析，為芒果的食用和加工提供科學(xué)依據(jù)。

4. 病蟲害檢測(cè)：高光譜技術(shù)可以通過分析芒果葉片或果實(shí)的光譜數(shù)據(jù)，幫助識(shí)別病蟲害的存在與程度。不同的病害和害蟲會(huì)對(duì)芒果的品質(zhì)產(chǎn)生不同程度的影響，通過高光譜技術(shù)可以提前檢測(cè)病蟲害的存在，采取相應(yīng)的防治措施，保證芒果的品質(zhì)和產(chǎn)量。

高光譜技術(shù)在芒果品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用研究

我們使用了一種高光譜相機(jī)，其波長(zhǎng)范圍在400-1000nm之間。這款相機(jī)是由Sinespec賽斯拜克科技有限公司生產(chǎn)的SP130M產(chǎn)品，用于此研究。該相機(jī)的波長(zhǎng)分辨率優(yōu)于2.5nm，可以達(dá)到1200個(gè)光譜通道。全譜段的數(shù)據(jù)采集速度可達(dá)128FPS，而在波段選擇后，最高可達(dá)3300Hz（支持多區(qū)域波段選擇）。

本文選取市場(chǎng)上最常見的芒果品種“臺(tái)農(nóng)一號(hào)”作為實(shí)驗(yàn)樣品，該品種在廣西、廣東、海南、華南地區(qū)最為流行。我們選擇了外觀無明顯缺陷和損傷的45個(gè)“臺(tái)農(nóng)一號(hào)”芒果，其中30個(gè)用作校正集樣品，15個(gè)用作驗(yàn)證集樣品，編號(hào)后放置在5攝氏度的冰箱中儲(chǔ)藏。為確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，我們努力縮短芒果的采摘到檢測(cè)的時(shí)間，并確保芒果樣品的溫度與周圍環(huán)境溫度一致，以避免溫度差異導(dǎo)致模型誤差的產(chǎn)生。

圖5

在開始試驗(yàn)之前，將芒果從冷藏柜取出并放置在室溫下，待其達(dá)到與室溫相同的溫度。使用潮濕的細(xì)膩毛巾擦拭芒果的表面，以去除表面的泥土，以免污垢影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。選取芒果果體赤道部位的兩個(gè)點(diǎn)作為光譜儀器檢測(cè)的地方，并按照順序?qū)γ⒐M(jìn)行標(biāo)號(hào)。在光譜儀器檢測(cè)的部位之外，在果皮上進(jìn)行標(biāo)號(hào)時(shí)要注意不影響實(shí)驗(yàn)。例如，在第一號(hào)樣品的正面標(biāo)上"A1"，反面標(biāo)上"B1"，第二號(hào)樣品的正面標(biāo)上"A2"，反面標(biāo)上"B2"，依此類推，如圖6所示。

圖6

將芒果進(jìn)行近紅外光譜數(shù)據(jù)測(cè)定后，使用光譜儀器得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Excel表格中，方便后續(xù)處理。由于儀器本身會(huì)產(chǎn)生噪聲，導(dǎo)致光譜圖像出現(xiàn)震蕩，故需要去除無效波段，并選擇520～770nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

在檢測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)有3個(gè)異常樣品，需要剔除后得到29個(gè)芒果校正樣品集和13個(gè)芒果驗(yàn)證樣品集。校正樣品集共有58組光譜數(shù)據(jù)，驗(yàn)證樣品集共有26組光譜數(shù)據(jù)。將校正樣品集的光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入專業(yè)光譜數(shù)據(jù)分析軟件，可以得到光譜數(shù)據(jù)的原始圖像。其中，橫坐標(biāo)表示波長(zhǎng)數(shù)，縱坐標(biāo)表示漫反射率。

圖7

高光譜技術(shù)在芒果檢測(cè)中的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面：首先是檢測(cè)芒果內(nèi)部空心的情況。芒果內(nèi)部空心會(huì)造成口感不好和膨脹變形等問題，通常無法從外觀上察覺異常。利用高光譜技術(shù)，可以分析芒果的光譜信息，獲取內(nèi)部空心的情況，并有針對(duì)性地進(jìn)行處理。其次是檢測(cè)芒果內(nèi)部腐爛和軟化的地方。腐爛和軟化是影響貯存期和口感的關(guān)鍵因素，因此迅速檢測(cè)并處理這些問題對(duì)芒果生產(chǎn)至關(guān)重要。高光譜技術(shù)可以通過分析芒果各個(gè)部位的光譜數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確地判斷內(nèi)部腐爛和軟化的情況，并指導(dǎo)產(chǎn)品的貯存、運(yùn)輸和銷售。

高光譜技術(shù)在芒果品質(zhì)檢測(cè)中具有廣泛應(yīng)用前景。通過快速、準(zhǔn)確地獲取芒果的成熟度、糖度、酸度、纖維含量和病蟲害情況等關(guān)鍵信息，可以優(yōu)化芒果的采摘、加工和銷售策略，提高芒果的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。