近年來，人們對(duì)果蔬品質(zhì)關(guān)注度提高。隨著成像技術(shù)和光譜技術(shù)的快速發(fā)展，高光譜成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種果蔬產(chǎn)品的快速和非破壞性檢測(cè)中。高光譜成像技術(shù)具有“圖譜合一”的優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)檢測(cè)果蔬的內(nèi)部、外部品質(zhì)信息。本文介紹了高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)。

果蔬品質(zhì)檢測(cè)方法：

果蔬是人們生活中不可或缺的食物，雖然我國(guó)果蔬產(chǎn)量位居世界前列，但果蔬出口量比例很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平1。造成這個(gè)問題的主要原因是有關(guān)部門不能嚴(yán)格地按照出口標(biāo)準(zhǔn)對(duì)果蔬品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)及分級(jí)，果蔬商品化處理水平低。隨著人們生活水平的提高，以及我國(guó)綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，在國(guó)際果蔬市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈的情況下，消費(fèi)者對(duì)果蔬的品質(zhì)要求越來越高，除了果蔬的外部品質(zhì)，對(duì)其內(nèi)部品質(zhì)也更加關(guān)心。

目前，果蔬的品質(zhì)檢測(cè)方法主要有化學(xué)檢測(cè)法、近紅外光譜檢測(cè)法、可見光圖像檢測(cè)法等。其中，化學(xué)檢測(cè)法進(jìn)行測(cè)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重破壞了果蔬內(nèi)部的組織成分，測(cè)定結(jié)果受人工操作影響較大，且不適用于大批量果蔬處理；近紅外光譜分析法和可見光圖像技術(shù)都各自有自己的特點(diǎn)，但是不能同時(shí)獲取被測(cè)物的圖像和光譜信息，且在應(yīng)用方面有一定的局限性。

隨著光譜技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，高光譜成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于果蔬的快速無損檢測(cè)中，并且國(guó)內(nèi)外大量研究表明高光譜技術(shù)在果蔬的品質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域中具有發(fā)展?jié)摿?。高光譜技術(shù)集合了成像技術(shù)和光譜技術(shù)兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有“圖譜合一”的特點(diǎn)，其中圖像信息可以檢測(cè)果蔬的外部品質(zhì)，光譜信息則可用于果蔬內(nèi)部品質(zhì)的檢測(cè)，同時(shí)可以將圖像信息和光譜信息進(jìn)行特征融合，以此達(dá)到更好的檢測(cè)效果。但是由于獲取的信息數(shù)據(jù)量較大，也存在數(shù)據(jù)處理時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)處理過程較為復(fù)雜等問題。因此，高光譜技術(shù)目前還不能實(shí)現(xiàn)果蔬品質(zhì)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

高光譜成像技術(shù)結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)信息量大，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像信息和光譜信息進(jìn)行判別、分類、識(shí)別的全面分析。圖像特征和光譜特征都有助于評(píng)價(jià)果蔬品質(zhì)，將最佳波長(zhǎng)的光譜數(shù)據(jù)與空間信息特征進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并應(yīng)用到預(yù)測(cè)模型中，可以得到更好的預(yù)測(cè)結(jié)果，也能更好地體現(xiàn)高光譜成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大高光譜成像技術(shù)的潛在應(yīng)用。

高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)：

高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)檢測(cè)方面的應(yīng)用是從 20世紀(jì)90年代末發(fā)展起來的，由于高光譜數(shù)據(jù)包含待測(cè)產(chǎn)品豐富的圖像信息和光譜信息，能比較全面的對(duì)產(chǎn)品的綜合品質(zhì)進(jìn)行無損檢測(cè)，因此該技術(shù)在果蔬檢測(cè)方面有廣闊的前景。

1.無損檢測(cè)技術(shù)不需要樣品前處理，但數(shù)據(jù)量大，目前處理技術(shù)還不成熟，需要進(jìn)行多學(xué)科結(jié)合。然而在果蔬品質(zhì)檢測(cè)應(yīng)用中，研究者通常專注于一個(gè)特定儀器，由于研究對(duì)象不同，所應(yīng)用的儀器也不同，但是每個(gè)儀器都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)?？傊?，研究無損檢測(cè)儀器的傳感器時(shí)，應(yīng)該多考慮結(jié)合快速技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析方面的性能。當(dāng)然新的傳感器與新的算法仍需積極探索與驗(yàn)證。

2.高光譜成像技術(shù)在小型果蔬品質(zhì)檢測(cè)方面的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，并取得了很好的預(yù)測(cè)結(jié)果，但針對(duì)體型較大的果蔬的研究較少。因此，在以后的研究中可以針對(duì)體型較大的果蔬在類別分析及品質(zhì)安全等方面進(jìn)行研究。在儀器研發(fā)方面，也需要根據(jù)研究對(duì)象的不同，考慮快速技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘與分析的結(jié)合，以提升檢測(cè)能力。

3.在以往的研究中，由于高光譜數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)處理時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)硬件的要求也相當(dāng)高，并且目前的高光譜成像系統(tǒng)還無法直接應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)。然而，從高光譜圖像中選擇一些特征波長(zhǎng)可用于開發(fā)多光譜成像系統(tǒng)，就可以滿足工業(yè)生產(chǎn)中的速度要求。在特征波長(zhǎng)的選擇過程中，圖像的失真和失準(zhǔn)，高精度多光譜成像系統(tǒng)的重復(fù)檢查、校準(zhǔn)與調(diào)試等將是未來高光譜成像技術(shù)面臨的研發(fā)熱點(diǎn)和的技術(shù)挑戰(zhàn)。