高光谱监测水果质量

本项目将高光谱成像光谱仪设备用于腐败蓝莓的检测与分类。食品行业的质量检测传统上是基于直接的目测。这种评估可能是主观的，并在很大程度上取决于检查专员的专业知识。在大多数情况下，该过程是劳动和时间密集型的，并且难以以高成本效益的方式在大规模农作物上准确实施。此外，可能存在一些人眼不可见的质量瑕疵，或者需要多年的训练才能可靠地识别。虽然机器视觉技术正在整个食品行业迅速采用以解决这些问题，但它们大多局限于RGB图像，这也限制了其适用性。

高光谱成像(HSI)为食品检测提供了一种非侵入性解决方案，可从大量生产中实时提供客观信息。可用于自动质量评估，提高分拣精度和速度。此外，HS的光谱数据可以提供化学含量的信息，而这种含量数据通常只能从破坏性实验室分析(WLA)获得。

蓝莓等小水果对搬运和储存特别敏感，如果产品管理不仔细，质量参数往往会迅速恶化。HSI可用于评价浆果和其他小水果的外部属性，如颜色、纹理、坚固度、表面损伤、擦伤、缺陷和污染程度。HSI数据也可以与WLA结果相关，以确定内部营养参数，而不破坏产品。适用于HSI分析的典型参数包括味道、风味、水分含量、干物质、总可溶性固形物含量、花青素、酸度、pH值、糖含量和维生素C。

在本案例研究中，使用可见光-短波红外相机扫描新鲜的腐烂部位的蓝莓。整个系统涵盖400-2500nm光谱范围，并在与大多数输送和分拣系统兼容的高速运行。使用定制设计的特写镜头，将工作距离设置为30厘米，以分别实现52μm和250μm的分辨率。利用Prediktera的Breeze软件进行自动分类模型(PCA)，实时分离健康水果和腐烂水果。

虽然通过视觉检测或RGB模式难以高速检测蓝莓腐烂部位，但通过高光谱系统可以很容易地识别出腐烂部位。与传统方法相比，HySpex相机的高空间分辨率允许精确定位和早期检测腐烂，即使在小到花萼片或茎残块的部分。

高分辨率高光谱成像与化学计量学方法相结合是检测浆果早期腐烂的有效工具。此外，本文所述的分析方法也适用于其他产品以及其他质量指标。高光谱相机是专门为实验室和在线实施而定制的，以实现同时分类，识别和量化影响食品或生产过程的广泛质量参数。