高光譜成像技術(shù)在獼猴桃暗傷檢測(cè)上的應(yīng)用

獼猴桃作為常見(jiàn)水果之一，其味道甜酸可口，并且富含人體所需的多種維生素、氨基酸、抗氧化劑和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，有“水果之王”的美譽(yù)。獼猴桃果實(shí)除鮮食外，也可以加工成各種食品和飲料，如果醬、果汁、果脯等，深受消費(fèi)者青睞。我國(guó)是目前世界上獼猴桃栽培和出口的主要國(guó)家之一。

獼猴桃屬于呼吸躍變型果實(shí)，采摘后成熟衰老迅速，果實(shí)質(zhì)地極易軟化腐爛變質(zhì)，并且在采摘或者運(yùn)輸過(guò)程中，因碰撞或者擠壓形成的表面隱形損傷由于其果皮顏色較深，難以被肉眼判別，會(huì)極大地影響獼猴桃的品質(zhì)分級(jí)檢測(cè)。

一、檢測(cè)方法

1、傳統(tǒng)檢測(cè)
傳統(tǒng)的分級(jí)檢測(cè)方法大多是由人工感官或機(jī)器視覺(jué)手段進(jìn)行，通過(guò)檢測(cè)果實(shí)外觀的方式確認(rèn)獼猴桃的外部品質(zhì)，如顏色、大小、形狀、表面缺陷等，而果實(shí)內(nèi)部品質(zhì)，如糖度、酸度、暗傷等同樣影響果實(shí)品質(zhì)分級(jí)和定價(jià)銷(xiāo)售的重要參考指標(biāo)并無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。因此找到一種獼猴桃果實(shí)快速、準(zhǔn)確、無(wú)損的檢測(cè)方法就尤為重要。

2、高光譜成像檢測(cè)
由于待測(cè)水果所含同一成分物質(zhì)含量差異或所含物質(zhì)本身不同，故在某些波段上會(huì)表現(xiàn)出吸收光譜有區(qū)別，因此在高光譜成像技術(shù)所獲得的信息中，某種成分或其含量，在某個(gè)特定的光譜波段下會(huì)有著顯著的光譜反射率差異。高光譜成像信息中圖像信息可以反映待測(cè)水果的大小、顏色及外部損傷等外部品質(zhì)，而光譜信息能夠反映待測(cè)水果的成分或其含量等內(nèi)部品質(zhì)。因此高光譜成像技術(shù)可以作為水果等農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)外品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)的方法之一。

二、測(cè)試方法及原理

SPECIM高光譜成像檢測(cè)系統(tǒng)圖

SPECIM高光譜成像技術(shù)因其信息量大、光譜分辨率高、操作方便等特點(diǎn)，已廣泛用于如蘋(píng)果、櫻桃、柿子、梨、荔枝等果實(shí)內(nèi)部與外部的無(wú)損檢測(cè)。

常見(jiàn)水果蔬菜高光譜成像技術(shù)檢測(cè)應(yīng)用

獼猴桃在采摘、包裝、貯運(yùn)等諸多環(huán)節(jié)中常因碰撞或擠壓造成不同程度的機(jī)械損傷，損傷了的果實(shí)呼吸強(qiáng)度高于無(wú)損果實(shí)，并會(huì)加快無(wú)損果實(shí)的后熟，導(dǎo)致果實(shí)生理代謝紊亂、縮短貯藏期，同時(shí)還會(huì)滋生致病腐敗微生物，增加無(wú)損果實(shí)被病菌感染的風(fēng)險(xiǎn)。由于獼猴桃果皮顏色較深，采摘、運(yùn)輸時(shí)果實(shí)堅(jiān)硬，碰撞和擠壓造成的暗傷很難被肉眼識(shí)別，因此快速、準(zhǔn)確且簡(jiǎn)易的損傷果實(shí)識(shí)別技術(shù)，對(duì)于減少獼猴桃采摘后的腐爛損失和保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。

獼猴桃暗傷肉眼難以識(shí)別

如圖是有輕微擠壓的獼猴桃果實(shí)可見(jiàn)光波段圖像，通過(guò)肉眼觀察，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的暗傷識(shí)別。在有果皮包裹的情況下，擠壓部位外觀幾乎與完好區(qū)域沒(méi)有差異，去皮后觀察可見(jiàn)損傷區(qū)域果肉顏色變深。

使用SPECIM高光譜成像相機(jī)近紅外波段檢測(cè)獼猴桃暗傷

使用SPECIM高光譜成像相機(jī)近紅外波段拍攝的輕微擠壓過(guò)的獼猴桃果實(shí)，可以通過(guò)軟件選擇不同特定波段下的近紅外波段圖像，透過(guò)獼猴桃果實(shí)的果皮看到擠壓暗傷區(qū)域，以快速無(wú)損的方式確認(rèn)果實(shí)的健康狀態(tài)。

三、小結(jié)

除了擠壓暗傷檢測(cè)，獼猴桃的硬度，可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC），酸度等指標(biāo)的檢測(cè)也尤為重要，高光譜成像檢測(cè)可以為獼猴桃果實(shí)采收時(shí)間，貯藏時(shí)效，品質(zhì)分級(jí)等提供重要依據(jù)。而這些指標(biāo)通過(guò)SPECIM高光譜成像技術(shù)同樣可以進(jìn)行快速無(wú)損分析，獲取相應(yīng)指標(biāo)參數(shù)，在很大程度上增加了獼猴桃傳統(tǒng)檢測(cè)工作效率和準(zhǔn)確性，有助于獼猴桃在供應(yīng)鏈中品質(zhì)變化的管理，以確保獼猴桃貨架期與食用期是最佳時(shí)間。