監測和控製食品質量對於(yu) 追求利潤和負責任的食品生產(chan) 至關(guan) 重要。特別是對於(yu) 水果和蔬菜來說，它們(men) 比其他食品更加敏感，必須新鮮出售和加工才能更加有價(jia) 值和更加健康。高光譜成像為(wei) 自動質量控製係統提供了重要的數據，以確保食品的高質量。
利用高光譜成像評估水果和蔬菜的成熟度和老化
監測和控製食品質量對於(yu) 追求利潤和負責任的食品生產(chan) 至關(guan) 重要。特別是對於(yu) 水果和蔬菜來說，它們(men) 比其他食品更加敏感，必須新鮮出售和加工才能更加有價(jia) 值和更加健康。高光譜成像為(wei) 自動質量控製係統提供了重要的數據，以確保食品的高質量。
用specim FX10高光譜相機測量李子和番茄的老化
食品的生長天數是評價(jia) 食品新鮮程度時需要量化的一個(ge) 重要參數。在這樣的背景下，水果和蔬菜的成熟度和硬度是需要觀察和監測的兩(liang) 個(ge) 最基本的參數。高光譜相機可以觀察水果和蔬菜在整個(ge) 成熟過程中的光譜變化。
在這項研究中，我們(men) 使用specim FX10高光譜相機和實驗室推掃平台對李子和番茄進行了20天的檢查，以評估其老化過程(圖1)。specim FX10高光譜相機是一種可見光-近紅外波段(VNIR)相機，覆蓋光譜範圍從(cong) 400到1000納米。分析的第一部分著重於(yu) 樣品隨時間變化的光譜特征。在此基礎上，建立了番茄和李子的老化過程回歸模型。
圖1
圖2: 3個(ge) 李子和3個(ge) 西紅柿樣本放在lab scanner 40×20推掃平台上，用specim FX10相機測量了20天。
樣品的照片與(yu) 高光譜數據一起被拍攝下來。圖片顯示，李子的新鮮度，尤其是西紅柿，隨著時間的推移，會(hui) 逐漸下降(圖2)。在一個(ge) 西紅柿和李子的中間開一個(ge) 小口。它似乎對加速番茄的衰老有實質性的影響，但對李子沒有影響。
圖3: 第1天、第13天、第20天的樣品照片。
光譜反射率揭示化學變化
在每天進行光譜測量時(第1天、第2天、第3天、第6天、第9天、第13天、第14天、第16天、第17天和第20天)對每個(ge) 李子和番茄進行矩形框選。圖4中僅(jin) 顯示了第1天、第13天和第20天的光譜，以簡化結果的顯示。光譜在選擇區域上取平均值。
番茄的光譜差異比李子更顯著。這在第1天、第13天和第20天拍攝的照片中已經可以看到(圖3)。
光譜揭示了水果和蔬菜中隨時間發生的化學變化。李子和西紅柿在生長初期都是綠色的，因為(wei) 它們(men) 含有葉綠素。但在成熟時，葉綠素會(hui) 分解成另一種化學物質。對於(yu) 番茄來說，葉綠素分解成番茄紅素，這就解釋了它的紅色。這種化學變化解釋了李子和番茄在550到750nm之間的光譜變化。水果和蔬菜的成熟過程也會(hui) 影響水分，影響它們(men) 在970納米處的光譜。其他性質(例如，糖含量)也會(hui) 隨著時間的推移而變化，形成反射率光譜。
圖4:第1天、第2天、第3天、第6天、第9天、第13天、第14天、第16天、第17天和第20天獲得的李子和番茄的偽(wei) 彩圖。每個(ge) 數據集從(cong) 左(第1天)到右(第20天)被組合成一個(ge) 單一的數據集(鑲嵌圖)。每個(ge) 番茄和李子的平均光譜分別顯示在第1天(白色)、第13天(粉色)和第20天(紫色)。
回歸模型來量化老化
建立回歸模型量化李子和番茄的老化(圖4)。成像日為(wei) 實際回歸變量。 李子的R2為(wei) 0.81，而番茄的R2為(wei) 0.91。這些是根據其他選擇計算的，而不是用於(yu) 訓練模型的選擇。實際值與(yu) 預測值的回歸圖如圖5所示。
對於(yu) 李子，該模型是基於(yu) 將光譜範圍從(cong) 588nm到976nm。對於(yu) 番茄，該模型基於(yu) 445nm到993nm之間的光譜波段。
圖5:三個(ge) 李子(上)和三個(ge) 西紅柿(下)的回歸模型輸出。分別於(yu) 第1天、第2天、第3天、第6天、第9天、第13天、第14天、第16天、第17天、第20天(從(cong) 左至右)采集數據。熱區圖的範圍從(cong) 第1天(Min)到第25天(Max)。
圖6:兩(liang) 個(ge) 模型的實際值與(yu) 模型預測值(測量李子和西紅柿的老化)。
結論
Specim FX10高光譜相機適用於(yu) 測量水果和蔬菜的成熟度和老化，因為(wei) 它對農(nong) 国产欧美在线的新鮮度相關(guan) 特征很敏感。在建立典型回歸模型時，可以將實驗室測量值作為(wei) 開發和驗證模型的參考值。
FX10高光譜相機在可見-近紅外(VNIR)下工作，為(wei) 監測生鮮食品的国产欧美在线質量提供了一種有效的工具。與(yu) 傳(chuan) 統的基於(yu) 點的方法相比，高光譜成像由於(yu) 其非破壞性的性質，通過圖譜合一的檢測方式，是一種特別適用於(yu) 食品分級、分類和分類的方法。在各種工業(ye) 、農(nong) 業(ye) 的国产成人在线观看免费网站中，通過高光譜分辨率的光譜信息與(yu) 成像相結合的無損檢測方法，及時提供各種成分、異物檢測和質量損傷(shang) 情況等，形成“征兆圖”，供診斷、決(jue) 策和風險評估等使用。
另外，通過廣泛實驗和實際国产成人在线观看免费网站，發現大部分物質成分，在近紅外900-1700nm，和短波紅外1000-2500nm有較好的吸收反射，在此波段範圍光譜特征明顯。建議同種国产成人在线观看免费网站，不同物質檢測需采用合適的波長範圍国产欧美在线。
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