高光譜(pu)成像(xiang)檢(jian)測(ce)水(shui)果(guo)可溶(rong)性固形物(wu)含量與分(fen)布(bu)

高光譜(pu)成像(xiang)檢(jian)測(ce)水(shui)果(guo)可溶(rong)性固形物(wu)含量與分(fen)布(bu)

水果(guo)在采(cai)摘、儲存、銷(xiao)售(shou)等各個環(huan)節(jie)中(zhong)，質量與品質評(ping)估都(dou)是(shi)非常(chang)重要(yao)的(de)。決(jue)定水(shui)果(guo)質量的壹項(xiang)主要(yao)指標就(jiu)是(shi)可溶(rong)性固形物(wu)（SSC），如果SSC的含(han)量較(jiao)高，則水(shui)果(guo)的(de)口(kou)感(gan)會(hui)更甜(tian)。印度尼西亞(ya)大(da)學的(de)學者(zhe)使用Specim FX10高光譜(pu)成像(xiang)系統開(kai)發了楊(yang)桃的(de)可(ke)溶(rong)性固形物(wu)含量預測(ce)系統，可(ke)有效地(di)預測(ce)楊(yang)桃中(zhong)的(de)SSC含量及(ji)空間(jian)分(fen)布(bu)（Prediction of Soluble Solid Contents Mapping on Averrhoa Carambola Using Hyperspectral Imaging）。

高光譜(pu)成像(xiang)技(ji)術將(jiang)光(guang)譜(pu)測(ce)量和(he)成(cheng)像(xiang)技(ji)術相結合(he)，可同時從(cong)樣(yang)品中(zhong)獲(huo)取空(kong)間和(he)光(guang)譜(pu)信息(xi)，為(wei)楊(yang)桃SSC值(zhi)的(de)無損(sun)檢(jian)測(ce)提(ti)供(gong)新(xin)的思(si)路(lu)。研(yan)究人(ren)員在當(dang)地(di)市場(chang)采(cai)購了278顆(ke)不同成熟(shu)度的楊(yang)桃，並隨機分(fen)為(wei)訓(xun)練(lian)數(shu)據集和(he)測(ce)試(shi)數據集（4:1），其(qi)中(zhong)223顆(ke)為(wei)訓(xun)練(lian)集，55顆(ke)為(wei)測(ce)試(shi)集。將(jiang)訓(xun)練(lian)集的(de)楊(yang)桃按照不同成熟(shu)度劃(hua)分(fen)，並使用Specim FX10采(cai)集其(qi)高光譜(pu)信息(xi)，下(xia)圖展示了不同SSC值(zhi)水(shui)平(ping)的楊(yang)桃樣(yang)品在400-1000 nm的反(fan)射(she)光(guang)譜(pu)，在NIR其(qi)區(qu)域，SSC含量與反(fan)射(she)率(lv)成(cheng)反(fan)比，SSC值(zhi)越(yue)高反(fan)射(she)率(lv)越(yue)低。

     圖1. 高光譜(pu)成像(xiang)系統組(zu)圖           圖2. 五個不同SSC值(zhi)樣(yang)品的反(fan)射(she)光(guang)譜(pu)

對(dui)訓(xun)練(lian)集所有(you)樣(yang)本(ben)進行偏小(xiao)二乘（PLS）和(he)主(zhu)成分(fen)分(fen)析（PCA）處理(li)，實(shi)現(xian)特(te)征(zheng)提取(qu)與選(xuan)擇(ze)。根(gen)據不同數量的主成分(fen)，分(fen)別在(zai)Matlab中(zhong)構(gou)建偏小(xiao)二乘回(hui)歸（PLSR）和(he)主(zhu)成分(fen)回歸（PCR）的SSC預測(ce)模(mo)型(xing)。使用模(mo)型(xing)預測(ce)55個測(ce)試(shi)集楊(yang)桃的(de)SSC值(zhi)，與實際(ji)測(ce)糖(tang)儀(yi)獲(huo)取的(de)SSC值(zhi)進行交(jiao)叉驗證評(ping)估預測(ce)模(mo)型(xing)的(de)精(jing)度。結果(guo)顯(xian)示(shi)，當(dang)使用PLSR算法的前20個主成分(fen)時，預測(ce)模(mo)型(xing)顯(xian)示(shi)出良(liang)好(hao)性能，相關系數（r）為(wei)0.99，均方(fang)根(gen)（RMSE）誤差(cha)為(wei)0.43。

 圖3. 基於(yu)PLSR和(he)PCR的測(ce)量值(zhi)和(he)預測(ce)值(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)相關性(xing)

 圖4. 可溶(rong)性固形物(wu)含量分(fen)布(bu)圖(tu)

這(zhe)項(xiang)研(yan)究表明，高光譜(pu)成像(xiang)系統在(zai)預測(ce)和(he)繪制楊(yang)桃的(de)可(ke)溶(rong)性固形物(wu)含量及(ji)分(fen)布(bu)上有著非(fei)常(chang)廣(guang)闊(kuo)的(de)應用前景(jing)，可(ke)適(shi)用於(yu)品質檢(jian)測(ce)、工(gong)業分(fen)揀等領域。

易科(ke)泰生態(tai)技(ji)術(shu)公(gong)司致力於(yu)生態(tai)-農(nong)業-健(jian)康(kang)研(yan)究發展與創新(xin)應用，結合(he)高光譜(pu)成像(xiang)技(ji)術與RGB成像(xiang)分(fen)析、科(ke)研(yan)級(ji)紅(hong)外熱成(cheng)像(xiang)技(ji)術、多光(guang)譜(pu)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)技(ji)術等，為(wei)食(shi)品品質、成(cheng)分(fen)、汙染(ran)檢(jian)測(ce)鑒(jian)定(ding)應用提(ti)供(gong)高光譜(pu)成像(xiang)技(ji)術全面解(jie)決(jue)方案。

✓IQ 手持式(shi)智(zhi)能高光譜(pu)成像(xiang)儀(yi)

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