高光谱成像仪在鱼肉品质无损检测中的应用

鱼肉作为一种营养丰富的健康食品，它能提供优质蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素和矿物质，因而是人们日常生活及肉品工业中不可或缺的原料。由于鱼肉水分含量高，很容易在微生物和酶的作用下变质，因此实现鱼肉品质的实时监测和安全检测很重要。本文介绍了高光谱成像仪在鱼肉品质无损检测中的应用。

鱼肉品质传统检测方法：

根据国内外的研究成果，鱼肉品质检测的常规方法有很多种，目前许多都涉及生物化学、生理、物理、化学和一系列微生物特性。

1.感官评价

感官评价主要是专门的感官人员通过嗅觉、视觉、味觉、触觉和听觉对鱼肉、鱼体的肉色、嫩度、气味、花纹、质地等基本参数指标及其特征来进行判断的一种方法。质量指数方法=和欧盟方法=是当下最常用到的两种感官评价方法。虽然感官评价法能简洁快速得出结论，且不需要仪器的辅助，但是由于它主要是依靠经验为主的检测，受到检验人员主观性和片面性的限制，且对于水产品腐败初期和微生物的分解产物难以得出正确结论，要准确判定水产品的鲜度通常还需要辅以实验室检测。

2.物理指标评价

滴水损失法是新鲜肉类系水力常规测试方法，这种方法是从零售肉出现水分渗出现象发展而来的，简单易行。指的是肌肉在冷藏条件下不施加任何外力只受重力作用的悬挂一定时间，肌肉蛋白质系统的液体损失值与最初重量的比值。肌肉水分损失越小，系水力越好。虽然这种方法结果可靠且操作简单，但是检测时间过长而无法保证数据实时性，不能满足实时快速在线的检测要求。

3.化学评价

化学指标评价是通过化学分析的方法检测鱼体与新鲜度相关的化学物质的含量。这些化学指标主要为：挥发性盐基氮、K值和三甲胺等。这些化学指标都能在一定程度上反应鱼的新鲜度，但是鱼死后的体内的生理变化相当复杂，仅仅通过一个指标来评价其鲜度是不全面、不科学的，需要综合多个指标进行评价。然而，化学实验操作复杂耗时长，容易延误鲜度评价时间，不能实现快速检测。

以上传统的品质检测方法破坏样本、操作繁琐、且耗时，不能满足现代数字渔业快速、无损、实时的发展要求。因此，为了快速、无损的检测鱼肉的品质，就可以使用高光谱成像仪。

高光谱成像仪在鱼肉品质无损检测中的应用：

高光谱成像技术是新兴的、快速、无损的检测技术，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。

高光谱成仪是一种将多种信息处理技术集于一身，将二维图像技术及光谱技术相结合的高精度仪器。它是通过获取待测样本自身多种多样的信息从而得到待测样本在全波段范围内的原始数据，再联合样品的多种组成成分，找到样品在全波长范围内的原始光谱数据与其所对应的各种理化指标的真实测定值之间的关联，并通过分析来得出被测样本所包含的主要的成分信息。这种能够快速的检测出被测样本的内外部品质，并对保证产品不受损害。