可见、近红外技术对黑枸杞品质研究

1.  实验目标

高光谱成像仪采集的实验目标为黑枸杞，分为红果、烂果、霉变果，其中红果是指没有成熟就摘下来的果实；烂果是没有发生霉变，只是果实没压碎了，可与霉变果作对比参照；霉变果是指发生霉变的果实，如下图所示。

图2  需要高光谱设备采集的实验目标

2.  实验结果

2.1  可见、近红外技术分析黑枸杞品种

    图3为黑枸杞烂果、霉变果和红果在400-1000nm波长范围内的光谱反射率曲线，从其反射率曲线来看，在可见光区域，烂果、霉变果和红果的光谱反射率曲线变化趋势相似，其相对值也很接近，但在近红外区域，特别是730nm以后，红果的光谱反射率则开始异于烂果和霉变果，在800nm以后，红果的光谱反射率值则小于烂果和霉变果的光谱反射率值。烂果和霉变果在400-1000nm范围内，其光谱曲线变化趋势一致，唯一不同的一点可能就在于烂果在720nm处反射率曲线陡然上升，而霉变果则在680nm处就已经陡然上升。总体上，烂果和霉变果曲线上升的斜率均大于红果上升的斜率。图3右侧为利用400-1000nm光谱范围对烂果、霉变果、红果的分类研究，上半部分为烂果、中间部分为霉变果、下半部分为红果。由于红果中也有少量的霉变果，而霉变果中肯定也不是全部整个果子都发生霉变，同理烂果中也可能存在霉变果等，因此分类结果只能大致的告知哪些是烂果、霉变果和红果。

图 3 烂果、霉变果以及红果在400-1000nm的光谱及分类

2.2  短波红外技术分析黑枸杞品种

     图4为黑枸杞烂果、霉变果和红果在短波红外1000-2500nm波长范围内的光谱反射率曲线，从其反射率曲线来看，在1000-1250nm范围内，红果的光谱反射率低于烂果和霉变果的光谱反射率，在1120nm处。烂果和霉变果有明显的峰谷，而红果的峰谷不明显；但在1250-2500nm范围内，红果的光谱反射率则高于烂果和霉变果的光谱反射率，然而在1250-2500nm范围内，红果与烂果、霉变果的光谱曲线变化趋势则非常相似。在短波红外1000-2500nm范围内，烂果和霉变果的光谱反射曲线也十分相似，在1000-1400nm和1600-2500nm范围内，烂果的光谱反射率值高于霉变果的反射率值；在1400-1600nm和范围内，烂果的光谱反射率值则低于霉变果的反射率值。图4右侧为利用1000-2500nm光谱范围对烂果、霉变果、红果的分类研究，上半部分为烂果、中间部分为霉变果、下半部分为红果。从分类结果来看，霉变果有一部分被分为了烂果，而红果中由于本身存在霉变果，所以部分被分为霉变果或者烂果属于正常现象。霉变果中由于不可能全部或者整个果子都发生霉变，所示在分类的过程中，有部分没发生霉变的被分为红果属于正确分类。

图4 烂果、霉变果以及红果在1000-2500nm的光谱及分类