高光譜成像技術在獼猴桃暗傷檢測上的應用

獼猴桃作為常見水果之一，其味道甜酸可口，并且富含人體所需的多種維生素、氨基酸、抗氧化劑和礦物質等營養成分，有“水果之王”的美譽。獼猴桃果實除鮮食外，也可以加工成各種食品和飲料，如果醬、果汁、果脯等，深受消費者青睞。我國是目前世界上獼猴桃栽培和出口的主要國家之一。

獼猴桃屬于呼吸躍變型果實，采摘后成熟衰老迅速，果實質地極易軟化腐爛變質，并且在采摘或者運輸過程中，因碰撞或者擠壓形成的表面隱形損傷由于其果皮顏色較深，難以被肉眼判別，會極大地影響獼猴桃的品質分級檢測。

一、檢測方法

1、傳統檢測
傳統的分級檢測方法大多是由人工感官或機器視覺手段進行，通過檢測果實外觀的方式確認獼猴桃的外部品質，如顏色、大小、形狀、表面缺陷等，而果實內部品質，如糖度、酸度、暗傷等同樣影響果實品質分級和定價銷售的重要參考指標并無法進行檢測。因此找到一種獼猴桃果實快速、準確、無損的檢測方法就尤為重要。

2、高光譜成像檢測
由于待測水果所含同一成分物質含量差異或所含物質本身不同，故在某些波段上會表現出吸收光譜有區別，因此在高光譜成像技術所獲得的信息中，某種成分或其含量，在某個特定的光譜波段下會有著顯著的光譜反射率差異。高光譜成像信息中圖像信息可以反映待測水果的大小、顏色及外部損傷等外部品質，而光譜信息能夠反映待測水果的成分或其含量等內部品質。因此高光譜成像技術可以作為水果等農產品內外品質無損檢測的方法之一。

二、測試方法及原理

SPECIM高光譜成像檢測系統圖

SPECIM高光譜成像技術因其信息量大、光譜分辨率高、操作方便等特點，已廣泛用于如蘋果、櫻桃、柿子、梨、荔枝等果實內部與外部的無損檢測。

常見水果蔬菜高光譜成像技術檢測應用

獼猴桃在采摘、包裝、貯運等諸多環節中常因碰撞或擠壓造成不同程度的機械損傷，損傷了的果實呼吸強度高于無損果實，并會加快無損果實的后熟，導致果實生理代謝紊亂、縮短貯藏期，同時還會滋生致病腐敗微生物，增加無損果實被病菌感染的風險。由于獼猴桃果皮顏色較深，采摘、運輸時果實堅硬，碰撞和擠壓造成的暗傷很難被肉眼識別，因此快速、準確且簡易的損傷果實識別技術，對于減少獼猴桃采摘后的腐爛損失和保證產品質量具有重要的意義。

獼猴桃暗傷肉眼難以識別

如圖是有輕微擠壓的獼猴桃果實可見光波段圖像，通過肉眼觀察，無法進行準確的暗傷識別。在有果皮包裹的情況下，擠壓部位外觀幾乎與完好區域沒有差異，去皮后觀察可見損傷區域果肉顏色變深。

使用SPECIM高光譜成像相機近紅外波段檢測獼猴桃暗傷

使用SPECIM高光譜成像相機近紅外波段拍攝的輕微擠壓過的獼猴桃果實，可以通過軟件選擇不同特定波段下的近紅外波段圖像，透過獼猴桃果實的果皮看到擠壓暗傷區域，以快速無損的方式確認果實的健康狀態。

三、小結

除了擠壓暗傷檢測，獼猴桃的硬度，可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC），酸度等指標的檢測也尤為重要，高光譜成像檢測可以為獼猴桃果實采收時間，貯藏時效，品質分級等提供重要依據。而這些指標通過SPECIM高光譜成像技術同樣可以進行快速無損分析，獲取相應指標參數，在很大程度上增加了獼猴桃傳統檢測工作效率和準確性，有助于獼猴桃在供應鏈中品質變化的管理，以確保獼猴桃貨架期與食用期是最佳時間。