高光谱成像技术在猕猴桃暗伤检测上的应用

猕猴桃作为常见水果之一，其味道甜酸可口，并且富含人体所需的多种维生素、氨基酸、抗氧化剂和矿物质等营养成分，有“水果之王”的美誉。猕猴桃果实除鲜食外，也可以加工成各种食品和饮料，如果酱、果汁、果脯等，深受消费者青睐。我国是目前世界上猕猴桃栽培和出口的主要国家之一。

猕猴桃属于呼吸跃变型果实，采摘后成熟衰老迅速，果实质地极易软化腐烂变质，并且在采摘或者运输过程中，因碰撞或者挤压形成的表面隐形损伤由于其果皮颜色较深，难以被肉眼判别，会极大地影响猕猴桃的品质分级检测。

一、检测方法

1、传统检测
传统的分级检测方法大多是由人工感官或机器视觉手段进行，通过检测果实外观的方式确认猕猴桃的外部品质，如颜色、大小、形状、表面缺陷等，而果实内部品质，如糖度、酸度、暗伤等同样影响果实品质分级和定价销售的重要参考指标并无法进行检测。因此找到一种猕猴桃果实快速、准确、无损的检测方法就尤为重要。

2、高光谱成像检测
由于待测水果所含同一成分物质含量差异或所含物质本身不同，故在某些波段上会表现出吸收光谱有区别，因此在高光谱成像技术所获得的信息中，某种成分或其含量，在某个特定的光谱波段下会有着显著的光谱反射率差异。高光谱成像信息中图像信息可以反映待测水果的大小、颜色及外部损伤等外部品质，而光谱信息能够反映待测水果的成分或其含量等内部品质。因此高光谱成像技术可以作为水果等农产品内外品质无损检测的方法之一。

二、测试方法及原理

SPECIM高光谱成像检测系统图

SPECIM高光谱成像技术因其信息量大、光谱分辨率高、操作方便等特点，已广泛用于如苹果、樱桃、柿子、梨、荔枝等果实内部与外部的无损检测。

常见水果蔬菜高光谱成像技术检测应用

猕猴桃在采摘、包装、贮运等诸多环节中常因碰撞或挤压造成不同程度的机械损伤，损伤了的果实呼吸强度高于无损果实，并会加快无损果实的后熟，导致果实生理代谢紊乱、缩短贮藏期，同时还会滋生致病腐败微生物，增加无损果实被病菌感染的风险。由于猕猴桃果皮颜色较深，采摘、运输时果实坚硬，碰撞和挤压造成的暗伤很难被肉眼识别，因此快速、准确且简易的损伤果实识别技术，对于减少猕猴桃采摘后的腐烂损失和保证产品质量具有重要的意义。

猕猴桃暗伤肉眼难以识别

如图是有轻微挤压的猕猴桃果实可见光波段图像，通过肉眼观察，无法进行准确的暗伤识别。在有果皮包裹的情况下，挤压部位外观几乎与完好区域没有差异，去皮后观察可见损伤区域果肉颜色变深。

使用SPECIM高光谱成像相机近红外波段检测猕猴桃暗伤

使用SPECIM高光谱成像相机近红外波段拍摄的轻微挤压过的猕猴桃果实，可以通过软件选择不同特定波段下的近红外波段图像，透过猕猴桃果实的果皮看到挤压暗伤区域，以快速无损的方式确认果实的健康状态。

三、小结

除了挤压暗伤检测，猕猴桃的硬度，可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC），酸度等指标的检测也尤为重要，高光谱成像检测可以为猕猴桃果实采收时间，贮藏时效，品质分级等提供重要依据。而这些指标通过SPECIM高光谱成像技术同样可以进行快速无损分析，获取相应指标参数，在很大程度上增加了猕猴桃传统检测工作效率和准确性，有助于猕猴桃在供应链中品质变化的管理，以确保猕猴桃货架期与食用期是最佳时间。