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高光谱成像技术在农产品检测中的应用

发布时间:2023-10-19
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农产品的安全与我们的饮食安全和健康息息相关,因此其安全性的检测一直是国内外专家的关注重点。高光谱成像技术的不断成熟,为农产品的无损检测提供了新的技术和手段。本文简单介绍了高光谱成像技术在农产品检测中的应用。

农产品的安全与我们的饮食安全和健康息息相关,因此其安全性的检测一直是国内外专家的关注重点。高光谱成像技术的不断成熟,为农产品的无损检测提供了新的技术和手段。本文简单介绍了高光谱成像技术在农产品检测中的应用。

 

高光谱相机


高光谱成像技术综述

1. 高光谱成像技术的发展

高光谱成像技术是产生于上世纪80年代一项融合了多方面技术的扫描技术,在光学,光电子学,以及计算机信息处理技术上都有涉及,是传统二维成像与光谱技术的完美结合体。该技术最初用于航天领域,用于卫星图片的拍摄与遥感系统的构建。在后续的发展中,近红外高光谱成像技术逐渐运用在生态环境监测与农业气象方面。

2. 高光谱成像技术的工作原理

高光谱成像本身包含二维和三维的光学图像,其中二维的坐标数据与三维的波长信息共同构成了最终影像,其主要的成像方式包括:滤波片式与堆扫式。前者主要通过摄像头与可更换滤波片组成,后者主要通过摄像头和光谱仪的配合。在工作效方面,后者能采集更多的高光谱图像数据,并能保持较高的精密度,便于寻找特征波长。

3. 高光谱成像技术的特点

高光谱成像技术主要具备以下特点:高分辨率的光谱图像、宽广的波长覆盖范围、图像光谱一体的全方位展示效果、对样本数据数量的需求较多。

 

高光谱成像技术在农产品检测


高光谱成像技术在农产品检测中的应用

自从高光谱技术在我国广泛使用以来,取得丰硕的成果,不仅可以得到农产品的外部特征,也可以为产品的内部品质进行分析与检测。其中最大的优势在于对农产品的无损检测,因此具有很大的发展潜力和空间。但是因为我国的高光谱检测技术还处于起步阶段,大多是集中于实验室研究的探索阶段,存在很多的劣势和不足,需要进一步的改善。

1. 农药残留检测研究问题及改进措施

农药的使用对提高农作物的产量方面有很大的帮助,但是由此也产生了环境污染的问题,因此对农产品农药的残留检测已经受到各国政府和环保组织的关注。在我国运用过很多的农药检测方法,比如色谱法,但是这种方法不仅检测方法复杂而且效果不佳,对农产品样品的损害性大。但是高光谱成像技术利用有机分子在光照下活跃的性质和程度,精确地检测出农药的残留,比如 Christian Nansen 玉米叶螨虫残留量、Jing Li 检测橙子表面的为农药残留等诸多检测用途。

对农药的残留方面,只能做定性的检测分析,但是对于农药的定量分析的研究还有待加强。因此在使用高光谱农药11:06监测分析的大体趋势之下,选用适合的带有某些特征的波长,提高光谱装置精度,进而实现农产品的快速无损检测。

2. 高光谱成像技术数据量问题

高光谱成像技术是将多信息融合的技术,由此获得的数据量大、相关性高,这样一来就会导致信息处理的效率相对低下。相对应的解决措施就是寻找一种快速有效的降维方法,以此提高准确率。目前为止我国研究员使用的降维方法主要有4种,PCA、ICA、连续投影和 GA 等,这几种方法主要特点在于快速,不但可以将高维数据将至低维,还可以保留数据的主要特征。

 

 


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