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高光谱成像技术在苹果品质检测中的应用

喻炜

摘要:苹果的品质与安全是消费者最关心的问题，对苹果内部品质的检测一直是食品安全检测的重点对象, 传统的检测方法存在费时费力、破坏检测样品等诸多不足之处，无法满足人们的现实需求。而高光谱成像技术在无损检测方面具有高效、准确度高、非破坏性等明显优势，近十几年已经被广泛应用于苹果的品质检测之中。本文介绍了国内外高光谱成像技术对苹果品质的无损检测研究现状，在苹果的糖度、硬度、pH值以及碰伤损伤等方面进行了数据分析，并且通过建立预测模型来探究其品质检测的可行性。国内外部分学者也进行了相关建模方法的优化改良来完善模型的预测性能。最后本文分析了高光谱成像技术在苹果品质检测中的优势及未来的改进优化方向，为苹果品质无损检测的研究工作提供基础理论参考。

关键词：苹果；品质；高光谱成像技术

1. 前言

苹果已成为世界上消费量最大的水果之一。随着人们健康生活观念的建立以及水果产后处理技术的发展，苹果作为水果中的代表，其内外部品质的检测愈发受到重视，苹果的品质将直接决定消费者的购买力度。内部缺陷（比如组织褐变，水心，果肉腐烂等）的苹果很难被识别出来，因此，在销售前无法将其剔除，这会给消费者造成一定的经济损失，对苹果的销售产生不良影响。

目前，对有内部缺陷的苹果的常用检测方法是将苹果对半切开，目视观察其横截面有无缺陷。这样进行的人工检查不仅操作繁琐、检测成本高，还会破坏所测样品才能得知有无内部缺陷，且在评判过程中存在一定的主观性。而高光谱成像技术既可利用可见光区域图像来检测苹果的外部品质，又可以利用近红外区域的图像来检测苹果的内部品质，该技术的出现有效解决了无损检测的难题^[1]。

高光谱成像技术作为一种新兴的光电无损检测技术，光谱分辨率在10^-2lambda;数量级范围内。它是将传统的光谱分析技术与二维成像技术有机的结合在一起，既能获得待测苹果的空间图像信息，又能够得到待测苹果的光谱信息，实现“图谱合一”。空间图像信息反映了待测产品的形状、颜色、纹理等外观特征，而光谱信息更加侧重于说明待测苹果内部的物理特征与化学成分属性。除此之外，它还具有分辨率高、波段数多等明显特点。高光谱技术通过对苹果样品光谱信息的测量，可以在一定程度上反映被测样品内部的物理结构和化学成分的差异，具有较高的分辨率，可以获得连续的波段窄的光谱信息。此外，高光谱设备操作简单，分析成本较低且不会对被检测对象造成破坏。该技术早期主要应用于空间遥感，随着科学技术的进步发展，高光谱已经应用于农产品检测等领域，并且都取得了一定的研究成果。

1. 国内外研究现状

2.1国外研究现状