在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)背景下，食品安全問題是消費(fèi)者最為關(guān)心的問題之一，尤其是果蔬產(chǎn)品，農(nóng)藥殘留問題和品質(zhì)問題直接關(guān)系著消費(fèi)者的權(quán)益和人身安全。針對傳統(tǒng)化學(xué)檢測的缺陷，本文結(jié)合高光譜成像技術(shù)，對其在果蔬品質(zhì)與安全無損檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析，希望能夠?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品的檢測工作提供一些參考。

水果與蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕M成部分，能夠提供人體所需的各種維生素和微量元素，關(guān)系著人體健康。而在市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的情況下，受各種因素的影響，果蔬產(chǎn)品的品質(zhì)和安全成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)問題，關(guān)系著消費(fèi)者的健康和飲食安全。傳統(tǒng)對于果蔬品質(zhì)與安全的檢測采用的是化學(xué)檢測法，這種方法不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且會對果蔬造成破壞。對此，相關(guān)技術(shù)人員利用高光譜成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對果蔬品質(zhì)與安全的無損檢測，取得了非常顯著的成效。

一、高光譜成像技術(shù)概述

高光譜圖像，是在光譜維度上進(jìn)行了更加細(xì)致的分割，不僅包括了傳統(tǒng)黑白或者紅、綠、黃的區(qū)別，在光譜維度上也存在多個通道。經(jīng)高光譜設(shè)備獲得的是一個數(shù)據(jù)立方，不僅包含有圖像信息，還能夠在光譜維度上展開，幫助工作人員獲取圖像上每一個點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)以及任意譜段的影像信息。在高光譜成像系統(tǒng)中，光源是一個非常重要的組成部分，其所產(chǎn)生的光與被檢測對象相互作用后，會成為信息的載體，通過分光元件，投射到面陣相機(jī)。
根據(jù)圖像采集與形成方式的不同，可以將高光譜圖像的獲取方式分為三種，即點(diǎn)掃描、線掃描和面掃描，相比之下，點(diǎn)掃描每次只能夠獲取一個像素點(diǎn)的光譜，檢測速度較慢，一般用于微觀對象的檢測；線掃描每次可以獲得掃描線上所有點(diǎn)的光譜，適合設(shè)置在傳送帶上，進(jìn)行動態(tài)檢測，也是果蔬品質(zhì)檢測中最為常用的圖像獲取方式；面掃描是在光譜域上進(jìn)行的掃描，每次能夠獲得單個波長下完整的空間圖像，多用于所需波長圖像數(shù)目較少的多光譜成像系統(tǒng)中。
根據(jù)光源與光譜相機(jī)的相對位置，可以將高光譜圖像的獲取方式分為反射、透射和漫透射三種，這三種方式共同反映出了光與被檢測對象的作用關(guān)系，經(jīng)不同形式的作用后，光承載了異常豐富的內(nèi)部和外部信息，結(jié)合這些信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對于果蔬品質(zhì)與安全的無損檢測。

二、高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)與安全無損檢測中的應(yīng)用

1.外部品質(zhì)檢測
對于果蔬產(chǎn)品而言，外部品質(zhì)是最為重要的感官品質(zhì)，也是產(chǎn)品品質(zhì)最為直觀的體現(xiàn)。通常，對于果蔬外部品質(zhì)的評估，主要是通過對顏色、紋理、尺寸、形態(tài)以及缺陷的觀察進(jìn)行的，不過，直接的觀察并不能發(fā)現(xiàn)其中一些特征不明顯的缺陷，如損傷、腐爛等，這就需要利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行檢測。
（1）損傷檢測：損傷是指果蔬在采摘、運(yùn)輸以及后續(xù)處理中出現(xiàn)的一種缺陷，早期的損傷可能并不明顯，但是隨著時間的推移，損傷區(qū)域會逐漸變黑乃至腐爛，不僅會造成產(chǎn)品自身品質(zhì)的劣化，還可能傳染給周圍產(chǎn)品，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行損傷檢測時，需要首先對圖像進(jìn)行平滑與校正處理，基于全波長圖像進(jìn)行主成分分析變換，結(jié)合權(quán)重系數(shù)圖，從中選出4個特征波長，然后對特征波長圖像再次進(jìn)行主成分分析變換，利用相應(yīng)的圖像，實(shí)現(xiàn)損傷檢測，準(zhǔn)確率可以達(dá)到86%以上。
（2）腐爛檢測：腐爛是果蔬在運(yùn)輸和存儲過程中最為嚴(yán)重的一種缺陷，不僅會影響產(chǎn)品外觀，還會導(dǎo)致內(nèi)部品質(zhì)劣化，甚至引發(fā)食品安全問題。以青霉菌引發(fā)的柑橘腐爛為例，傳統(tǒng)的檢測方法，是在紫外光源的照射下，由人工進(jìn)行檢測，效率低下而且費(fèi)時費(fèi)力。對此，可以利用高光譜成像技術(shù)，結(jié)合相關(guān)分析、逐步分析等方法，實(shí)現(xiàn)腐爛柑橘的自動檢測。結(jié)合高光譜熒光成像技術(shù)對早期腐爛柑橘的檢測結(jié)果，利用OIF理論，挑選出識別腐爛果的理想波長組合，之后以最優(yōu)波長比圖像和雙閾值分割算法，能夠?qū)崿F(xiàn)對腐爛產(chǎn)品的檢測，識別率可以達(dá)到100%。

2.內(nèi)部品質(zhì)檢測
內(nèi)部品質(zhì)是衡量果蔬產(chǎn)品營養(yǎng)價值的重要依據(jù)，一般是通過產(chǎn)品的糖度、酸度、硬度、淀粉含量、水分等進(jìn)行評估。傳統(tǒng)的物理化學(xué)檢測方法屬于破壞性檢測，不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且只適用于同批次產(chǎn)品的抽檢。應(yīng)用高光譜成像技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)果蔬產(chǎn)品的化學(xué)成像，使得其內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測成為可能。這里選擇其中的兩個指標(biāo)進(jìn)行簡單分析。
（1）可溶性固形物含量：簡稱SSC，是果蔬中所有溶于水的化合物的統(tǒng)稱。以蘋果為例，在檢測中，通過高光譜成像系統(tǒng)，采集相應(yīng)的高光譜圖像，然后對蘋果的吸收系數(shù)及約化散射系數(shù)進(jìn)行測量，以此來預(yù)測蘋果中SSC的含量。研究發(fā)現(xiàn)，蘋果的吸收系數(shù)及約化散射系數(shù)與SSC含量及其硬度密切相關(guān)，表明利用高光譜成像技術(shù)對水果內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行無損檢測，具有良好的可行性。
（2）糖度：為了能夠?qū)μO果的糖度進(jìn)行無損檢測，于是對蘋果的高光譜圖像（685-900nm）進(jìn)行了采集，發(fā)現(xiàn)以PLS回歸模型，預(yù)測的糖度最優(yōu)波長為704.48-805.26nm，相關(guān)系數(shù)0.9，表明高光譜成像技術(shù)在蘋果糖度無損檢測中有著良好的應(yīng)用潛力。

3.安全檢測
果蔬的安全檢測主要是針對外來污染物、病害以及農(nóng)藥殘留等相關(guān)指標(biāo)的評估，研究實(shí)踐表明，高光譜成像技術(shù)在果蔬安全檢測中有著良好的可行性。這里以農(nóng)藥殘留檢測為例，在傳統(tǒng)檢測中，一般都是采用氣相色譜法或者高效液相色譜法，存在著費(fèi)時費(fèi)力的缺陷。對此，Li等利用高光譜反射成像系統(tǒng)，對橘子表面的敵敵畏殘留進(jìn)行了檢測和分析，先是利用氣相色譜法，檢測出200個橘子的敵敵畏殘留量，然后結(jié)合PLS挑選特征波長，同時建立相應(yīng)的預(yù)測模型，由模型得到的相關(guān)系數(shù)和平均標(biāo)準(zhǔn)誤差分別為0.83和1.34。研究表明，高光譜成像技術(shù)可以用于農(nóng)藥殘留的檢測，而且為后續(xù)專業(yè)檢測儀器的研發(fā)提供了相應(yīng)的理論依據(jù)。

三、結(jié)語
總而言之，果蔬產(chǎn)品的品質(zhì)和安全關(guān)系著消費(fèi)者的健康和飲食安全，其檢測工作也因此得到了社會各界的廣泛關(guān)注。針對傳統(tǒng)檢測技術(shù)中存在的缺陷，本文對高光譜成像技術(shù)在果蔬品質(zhì)與安全無損檢測中的原理和應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與安全檢測提供一些幫助。