近年來，人們對果蔬品質(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中。高光譜成像技術(shù)具有“圖譜合一”的優(yōu)點，可同時檢測果蔬的內(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)檢測中的應(yīng)用與優(yōu)勢。

果蔬品質(zhì)檢測方法：

果蔬是人們生活中不可或缺的食物，雖然我國果蔬產(chǎn)量位居世界前列，但果蔬出口量比例很低，遠遠低于世界平均水平1。造成這個問題的主要原因是有關(guān)部門不能嚴格地按照出口標準對果蔬品質(zhì)進行檢測及分級，果蔬商品化處理水平低。隨著人們生活水平的提高，以及我國綜合實力的不斷增強，在國際果蔬市場競爭日漸激烈的情況下，消費者對果蔬的品質(zhì)要求越來越高，除了果蔬的外部品質(zhì)，對其內(nèi)部品質(zhì)也更加關(guān)心。

目前，果蔬的品質(zhì)檢測方法主要有化學檢測法、近紅外光譜檢測法、可見光圖像檢測法等。其中，化學檢測法進行測定費時費力，嚴重破壞了果蔬內(nèi)部的組織成分，測定結(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，但是不能同時獲取被測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中，并且國內(nèi)外大量研究表明高光譜技術(shù)在果蔬的品質(zhì)檢測領(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，具有“圖譜合一”的特點，其中圖像信息可以檢測果蔬的外部品質(zhì)，光譜信息則可用于果蔬內(nèi)部品質(zhì)的檢測，同時可以將圖像信息和光譜信息進行特征融合，以此達到更好的檢測效果。但是由于獲取的信息數(shù)據(jù)量較大，也存在數(shù)據(jù)處理時間較長，數(shù)據(jù)處理過程較為復(fù)雜等問題。因此，高光譜技術(shù)目前還不能實現(xiàn)果蔬品質(zhì)實時在線監(jiān)測。

高光譜成像技術(shù)結(jié)合了計算機圖像技術(shù)和光譜技術(shù)的優(yōu)點，數(shù)據(jù)信息量大，可以實現(xiàn)對圖像信息和光譜信息進行判別、分類、識別的全面分析。圖像特征和光譜特征都有助于評價果蔬品質(zhì)，將最佳波長的光譜數(shù)據(jù)與空間信息特征進行數(shù)據(jù)融合，并應(yīng)用到預(yù)測模型中，可以得到更好的預(yù)測結(jié)果，也能更好地體現(xiàn)高光譜成像技術(shù)的優(yōu)勢，擴大高光譜成像技術(shù)的潛在應(yīng)用。

高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)檢測中的優(yōu)勢：

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

1.無損檢測技術(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，需要進行多學科結(jié)合。然而在果蔬品質(zhì)檢測應(yīng)用中，研究者通常專注于一個特定儀器，由于研究對象不同，所應(yīng)用的儀器也不同，但是每個儀器都有各自的優(yōu)缺點。總之，研究無損檢測儀器的傳感器時，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。當然新的傳感器與新的算法仍需積極探索與驗證。

2.高光譜成像技術(shù)在小型果蔬品質(zhì)檢測方面的應(yīng)用已經(jīng)相當成熟，并取得了很好的預(yù)測結(jié)果，但針對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體型較大的果蔬在類別分析及品質(zhì)安全等方面進行研究。在儀器研發(fā)方面，也需要根據(jù)研究對象的不同，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)處理時間長，對硬件的要求也相當高，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。然而，從高光譜圖像中選擇一些特征波長可用于開發(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。在特征波長的選擇過程中，圖像的失真和失準，高精度多光譜成像系統(tǒng)的重復(fù)檢查、校準與調(diào)試等將是未來高光譜成像技術(shù)面臨的研發(fā)熱點和的技術(shù)挑戰(zhàn)。