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高光譜相機(jī)應(yīng)用于紅不軟桃無損檢測的案例研究

來源:賽斯拜克 發(fā)表時(shí)間:2023-06-28 瀏覽量:778 作者:awei

通過對高光譜相機(jī)在紅不軟桃無損檢測中的應(yīng)用進(jìn)行案例研究,我們探討了如何借助高光譜相機(jī)技術(shù)提升無損檢測品質(zhì),優(yōu)化紅不軟桃的檢測過程,實(shí)現(xiàn)更高水平的品質(zhì)監(jiān)控與保證。

高光譜相機(jī)應(yīng)用于紅不軟桃無損檢測的案例研究




高光譜相機(jī)和無損檢測是現(xiàn)代科技在農(nóng)產(chǎn)品檢測領(lǐng)域的重要應(yīng)用。紅不軟桃作為一種重要的水果,其品質(zhì)和成熟度的檢測一直是一個(gè)難題。傳統(tǒng)的方法主要依賴人工檢測,效率低下且容易出錯(cuò)。而高光譜相機(jī)的出現(xiàn)為紅不軟桃的無損檢測提供了新的解決方案。


高光譜相機(jī)的工作原理


高光譜相機(jī)是一種特殊的攝像設(shè)備,能夠捕獲物體發(fā)射、反射或透射的不同波長光譜來獲取物體特征信息。它通過將目標(biāo)物體發(fā)出的光分解成不同的波長,然后對每個(gè)波長的光強(qiáng)度進(jìn)行測量,從而得到物體在不同波長下的光譜信息。這些信息可以用來識(shí)別和區(qū)分不同的物質(zhì),以及監(jiān)測物質(zhì)的內(nèi)部狀態(tài)。


紅不軟桃的無損檢測方法


紅不軟桃是一種珍貴的水果,其品質(zhì)和成熟度對價(jià)格和口感有重要影響。傳統(tǒng)的檢測方法主要依賴人工經(jīng)驗(yàn),對檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)和主觀判斷依賴較大。而且,這些方法通常需要對紅不軟桃進(jìn)行破壞性檢測,這無疑會(huì)影響到紅不軟桃的品質(zhì)和價(jià)值。


高光譜相機(jī)應(yīng)用于紅不軟桃無損檢測的案例研究

本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī),可采用廣東賽斯拜克SineSpec科技有限公司產(chǎn)品SP130M進(jìn)行相關(guān)研究。光譜范圍在400-1000nm,波長分辨率優(yōu)于2.5nm,可達(dá)1200個(gè)光譜通道。采集速度全譜段可達(dá)128FPS,波段選擇后最高3300Hz(支持多區(qū)域波段選擇)。


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高光譜成像技術(shù)可以對紅不軟桃的內(nèi)部空心進(jìn)行檢測。紅不軟桃的空心是對質(zhì)量影響比較大的一種內(nèi)部缺陷,而一般情況下較難用肉眼所發(fā)現(xiàn),并且現(xiàn)有的傳統(tǒng)檢測方法也較難有效檢測。利用高光譜成像技術(shù),可以通過分析其散射和吸收光譜數(shù)據(jù),并配合多種模式識(shí)別方法進(jìn)行綜合分析,直接獲取紅不軟桃內(nèi)部空心的情況,并進(jìn)而來制定針對性的處理措施。此外,高光譜成像技術(shù)還可用來檢測紅不軟桃內(nèi)部病變和軟化部位。紅不軟桃的腐爛和軟化是決定其儲(chǔ)存期和口感的主要因素,而現(xiàn)有的檢測方法往往無法獲取準(zhǔn)確信息,并且很容易對果實(shí)的跨品質(zhì)造成傷害。借助高光譜成像技術(shù)對不同波段光反射和吸收的分析,可以檢測出紅不軟桃內(nèi)部病變和軟化的部位,直接判斷受檢仿品的質(zhì)量等級(jí),并給出相應(yīng)的處理建議。

利用軟件依次對各類樣本感興趣區(qū)域(ROI)光譜進(jìn)行提取,像素點(diǎn)大小為50*50,并以其算術(shù)平均值作為該樣本的原始光譜。如下圖為3產(chǎn)地紅不軟桃樣本的平均光譜曲線,波長范圍為900~1700nm,共254個(gè)光譜數(shù)據(jù)。由于光譜在900-950nm波段信號(hào)不穩(wěn)定存在大量噪聲,若將其也作為模型輸入量會(huì)顯著降低預(yù)測模型的準(zhǔn)確度,故在后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中將其刪除。僅對950-1700nm波段237個(gè)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由圖可知,紅不軟桃的反射率光譜的波段1200-1700nm時(shí)顯著差異性。

獲得3產(chǎn)地紅不軟桃共300個(gè)樣本950-1700nm光譜信息。通過PLS模型比較SNV、MSC、SG一階3點(diǎn)平滑、SG二階3點(diǎn)平滑、Baseline、一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)預(yù)處理效果,結(jié)果表明一階導(dǎo)數(shù)處理結(jié)果方法最佳。


高光譜相機(jī)在紅不軟桃無損檢測方面的應(yīng)用


高光譜相機(jī)在紅不軟桃無損檢測方面具有顯著優(yōu)勢。首先,高光譜相機(jī)可以非破壞性地檢測紅不軟桃的品質(zhì)和成熟度。通過獲取紅不軟桃的光譜信息,并基于這些信息建立模型,可以實(shí)現(xiàn)對紅不軟桃內(nèi)部狀態(tài)的精確評估。其次,高光譜相機(jī)可以大幅提高檢測效率,減少人工檢測的工作量和錯(cuò)誤率。最后,高光譜相機(jī)的應(yīng)用可以降低檢測成本,減少對人力資源的依賴。


高光譜相機(jī)優(yōu)勢一:提高檢測準(zhǔn)確性


高光譜相機(jī)通過捕獲紅不軟桃在不同波長下的光譜信息,能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別和區(qū)分紅不軟桃的成熟度和瑕疵。傳統(tǒng)的檢測方法往往只能檢測到紅不軟桃的表面缺陷,而高光譜相機(jī)則可以捕獲到紅不軟桃內(nèi)部的缺陷信息。此外,高光譜相機(jī)還可以根據(jù)紅不軟桃的光譜特征,對其品種、產(chǎn)地等進(jìn)行分類和鑒定。


高光譜相機(jī)優(yōu)勢二:提高檢測效率


高光譜相機(jī)可以快速、準(zhǔn)確地檢測紅不軟桃的品質(zhì)和成熟度,從而大大提高檢測效率。相比傳統(tǒng)的人工檢測方法,高光譜相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測,無需人工干預(yù),不僅能夠減少檢測時(shí)間,而且能夠降低人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。


高光譜相機(jī)優(yōu)勢三:降低成本和資源消耗


使用高光譜相機(jī)進(jìn)行紅不軟桃無損檢測可以降低檢測成本。由于高光譜相機(jī)可以自動(dòng)化地完成檢測任務(wù),因此可以減少對人工檢測的依賴,降低人力成本。由于高光譜相機(jī)不會(huì)對紅不軟桃造成破壞,因此可以減少因破壞性檢測而產(chǎn)生的損失。


高光譜相機(jī)的使用還可以降低資源消耗。傳統(tǒng)的檢測方法需要對大量紅不軟桃進(jìn)行破壞性檢測,這無疑會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和資源。而高光譜相機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)完成對大量紅不軟桃的檢測任務(wù),且無需破壞紅不軟桃本身。這將大大降低資源消耗,提高紅不軟桃產(chǎn)業(yè)的效率和效益。


高光譜相機(jī)在紅不軟桃無損檢測方面具有顯著的優(yōu)勢。它不僅可以提高檢測準(zhǔn)確性和效率,而且可以降低成本和資源消耗。因此,高光譜相機(jī)的應(yīng)用將對紅不軟桃產(chǎn)業(yè)的提升和發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。隨著科技的不斷發(fā)展,我們有理由相信,未來高光譜相機(jī)將在農(nóng)產(chǎn)品檢測領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用,為人們提供更安全、更健康的農(nóng)產(chǎn)品做出貢獻(xiàn)。

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