高光谱成像技术在牛羊肉品质无损检测中的应用

牛羊肉是一种营养丰富的健康食品，它能提供优质的蛋白质、脂肪酸和维生素，因而是人们日常生活及肉品工业中非常重要的原料。随着经济的发展和居民生活水平的不断提高，牛羊肉的食用品质和安全性受到消费者越来越高的重视。因此，实现牛羊肉的品质的实时监控和快速检测对肉品工业的发展是至关重要的。本文介绍了高光谱成像技术在牛羊肉品质无损检测中的应用。

牛羊肉品质检测的重要性：

伴随着全球的经济大发展，国内国外消费者对牛羊肉需求也与日俱增，这样的需求为众多牛羊肉生产加工企业提供了一个广阔的平台。

从牛羊肉的总体产量上看，我国可以称得上是一个牛羊肉生产大国，但在国际舞台上我们却仍然是一个小角色，我们所生产加工出口外销的牛羊肉及其制品的市场竞争力远低于其他西方发达国家，国外消费者对于我们的牛羊肉制品一直持怀疑态度。长期以来，我国所生产加工的牛羊肉产品只在国际市场中占据了很小的份额，而我们牛羊肉产品的价格又远远低于其他国家的产品，处在一个不利的地位。现阶段，市场上大部分的高档牛羊肉制品依然来自于国际市场的进口。造成我国高档牛肉市场供应不足的因素有很多，其中最关键因素正是牛羊肉质量无法得到有力保证，然而国际市场和国内高端需求又对牛羊肉品质的要求很高，所以这个问题一直困扰和制约着我国牛羊肉制品工业的发展。我国对牛羊肉品质分级起步较晚，相比与西方牛羊肉产业发达国家技术上远远落后。目前，国内反映牛羊肉质量的牛羊肉分级体系和标准已经建立，因此，寻求一种可靠的牛羊肉品质安全分级检测手段已经成为当务之急。

现阶段，我国大部分牛羊肉生产企业和检验部门对于牛羊肉品质的检测仍然依靠感官评定和理化指标检测2种方法。其中，感官评定的方法是经过专业训练和考核的专业人员对牛羊肉制品进行人工的打分评定，这种方法的检测结果受许多主观因素的干扰，例如评价者本身的心理波动和身体上的状态差异，所以检测结果误差较大；理化指标检测的方法就是借助相关仪器设备对牛羊肉制品相关理化指标进行客观的测定，例如，嫩度仪对牛羊肉嫩度的测定。这种方法虽然比人工的主观评价要准确，但是该方法对肉样不仅具有破坏性，而且其取样过程复杂、检测时间较长，所以也已经无法满足现在飞速发展的牛羊肉工业的检测需求。近年来，随着电学、光学、计算机、图像处理等现代先进技术的不断发展和创新，肉品品质检测技术正朝着非破坏性、在线实时、准确便捷的方向发展。例如超声波分析检测、生物仿真检测、机器视觉检测、近红外光谱分析等新兴检测技术已经逐步实现对于牛肉嫩度的检测，其中以高光谱成像技术使用最为广泛。

高光谱成像技术在牛羊肉品质无损检测中的应用：

高光谱成像技术是一项综合了多门学科的一项新兴技术，其包含了光谱学、图像学、计算机编程应用以及信息分析处理等技术，与传统的二维成像技术不同，高光谱成像技术有效的结合光谱技术，在检测过程中获得的是同时包含被测样品光谱数据曲线和外部图像信息的三维数据块，如此就可以同时分析被测物的可视空间信息和内部品质特征，从而实现基于多变量的可视化判别。其在农畜产品的品质鉴别和无损检测分级中具有很大的发展潜力，合理有效的利用高光谱图像技术可以为牛羊肉品质无损检测提供一种行之有效的方法。

高光谱成像技术将传统的光谱分析与机器视觉有机地结合在一起，可以同时获得图像上每个像素点的连续光谱信息和每个光谱波段的连续图像信息，其光谱信息能反映样本的化学成分和组织结构，图像信息能反映样本的空间分布、外部属性和几何结构。因此高光谱图像能对样本的多方面物理、化学信息进行空间维的可视化表达。与多光谱成像相比，高光谱成像仪器可以在很窄的光谱波段内连续采集图像，有很高的光谱分辨率，通常精度可达到2-3nm，能得到上百条波段的连续图像，以充分反映样本光谱信息的细微变化。高光谱图像是一系列光波波长的光学图像组成的图像块，应用较多的光谱波段是可见光（400-780nm）和近红外光（780-2500nm）波段。高光谱成像技术结合了光谱技术和图像处理技术的双重优势，既有光谱技术的优点：快速、高效、测量简单方便、非破坏性分析、多组分同时测定、样品不需预处理或预处理简单、可实现实时分析，又融合了图像技术的优点：可视化、直观形象、再现性好、处理精度高、适用面宽、灵活性高。光谱技术和图像处理技术的融合与交叉，使得光谱信息和图像信息取得双赢效果，都发挥出远大于自身的功用。例如，可以先通过光谱分析方法选择具有代表性的特征波长，再提取特征波长图像的纹理等图像信息进行更深入的分析；可以应用光谱分析方法定量测定样本图像每个像素点的化学成分含量和品质参数，再在图像上进行空间维的显示。

高光谱成像技术作为一种绿色环保的检测技术，具有准确、无损、绿色与环保等特点，在牛羊肉品质检测的研究中所建立的模型预测效果良好，在未来牛羊肉的品质无损检测方向具有良好的应用前景。