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高光谱相机检测面包颜色实验

发布时间:2023-06-09
浏览次数:501

高光谱相机可以采集目标物的反射光谱信息,并使用Lab颜色空间来分析光谱信息。

高光谱相机可以采集目标物的反射光谱信息,并使用Lab颜色空间来分析光谱信息。 Lab颜色空间是一个三维颜色坐标系,其中:

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L = 亮度,从黑色到白色;a = 从青色到品红色/红色;b = 从蓝色到黄色

为了表示颜色感知精度,我们使用ΔE值,它用于描述LAB颜色空间中两点之间的差异,ΔE值越小,感知越准确。

测量仪器

颜色感知精度

RGB相机

ΔE= 8-10

人眼

ΔE=~1

高光谱相机

ΔE﹤1(值);ΔE=~0.2(相对值)

为了演示说明高光谱相机是如何用于颜色测量和分析的,我们使用sinespec SP130M高光谱相机测量了在烤箱中烘烤不同时长的面包的颜色。标准的烘烤时间为5-6分钟,短的烘烤时间为3分钟,烘烤时间依次增加1分钟。明显烤焦的面包(黑色)烘烤了8分钟。


实验测试


实验使用国内sinespec SP130M高光谱相机,光谱范围为400-1000nm。sinespec SP130M是专为颜色测量而设计的一款高光谱相机。

赛斯拜克sinespec SP130M高光谱相机:

分光方式:透射光栅

光谱波段数:1200(1x),600(2x),300(4x)

光谱分辨率:优于2.5nm

空间像素数:1920(1x),960(2x),480(4x)


数据分析


我们使用赛斯拜克sinespec公司的专有分析软件分析了样品的原始数据,并获得了表征面包外观颜色的Lab值。为使分析结果简单明了,我们仅呈现三个单独测量点的Lab值;当然,我们也可以获取图像的每个像素点的Lab值。下表列出了每个面包上三个不同测量点的Lab值。


烘烤时间

L值

a值

b值

烘烤3分钟

77.6

77.4

66.1

13.4

5.0

13.4

35.5

25.9

33.9

烘烤4分钟

55.6

74.4

55.3

21.3

15.6

21.7

32.3

40.3

28.9

烘烤5分钟

66.3

51.3

52.5

20.3

19.9

17.8

38.0

28.0

30.5

烘烤6分钟

59.9

48.2

58.4

22.6

19.8

20.3

31.7

18.7

29.0

烘烤7分钟

35.3

36.7

36.7

14.8

13.9

14.7

4.5

6.8

3.3

烘烤8分钟

29.9

30.0

24.8

11.9

10.7

7.5

1.4

0.7

2.6

02


从以上分析得出的数据我们能够明显看到:

• 按照配方烘烤的面包,L值约为50-60。未烤熟的面包的L值明显较高(超过65),而烤焦的面包的L值明显较低,约为35。

• 未烤熟或烤焦面包的a值都较低(﹤16),最佳的a值约为20-22。

• 除非面包被烤焦,否则b值几乎没有差异。若b值﹤10,面包被轻微的烤焦;若b值﹤4,则面包明显被烤焦。


下图可以看到面包上每个测量点的具体情况:

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赛斯拜克sinespec高光谱相机不仅适用于食品的颜色测量,还可以检测食品中的异物、检测糖分或水分的含量、检测填充物是否均匀分布等。在线检测过程快速、可靠,可显著提高食品质量和安全性。

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