SPECIM高光譜相機(jī)在食品檢測(cè)方面的應(yīng)用

——陳皮異物監(jiān)測(cè)

1. 描述

   陳皮是一種良好的藥材，也是一種常見(jiàn)的食材，對(duì)人們的健康與生活有非常大的幫助。但是陳皮在收集過(guò)程中，常常會(huì)混有其他物質(zhì)，例如樹(shù)葉、煙頭等與陳皮顏色相近的雜質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用Specim高光譜相機(jī)來(lái)做陳皮混合物的檢測(cè)。

2. 原理

    高光譜成像技術(shù)是一種圖像及光譜融合的技術(shù)，可同時(shí)獲取研究對(duì)象的空間及光譜信息。圖像數(shù)據(jù)反映物體的外部特征、表面缺陷及污斑情況，光譜數(shù)據(jù)用于分析物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)及成分。

    Specim高光譜相機(jī)采用線陣推掃的成像方式，通過(guò)相機(jī)和被拍攝物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，獲取目標(biāo)區(qū)域的所有樣本的圖像數(shù)據(jù)和光譜信息數(shù)據(jù)。在地面端，大多是采用相機(jī)固定而讓被測(cè)物體移動(dòng)，如圖1；也可以采用被測(cè)物處于靜止固定狀態(tài)，而相機(jī)通過(guò)電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)，如圖2；若是結(jié)合無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用，則把相機(jī)掛載在無(wú)人機(jī)上移動(dòng)而物體本身不動(dòng)。這里我們采用固定相機(jī)，而把物體放在位移臺(tái)上進(jìn)行拍攝（可以是傳送帶或者其他移動(dòng)裝置）。

---圖1---

---圖2---

3. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.1 準(zhǔn)備樣品，未檢測(cè)的樣品如下。

蒂頭、樹(shù)葉、陳皮、創(chuàng)可貼、煙頭等。

3.2 設(shè)備及軟件準(zhǔn)備

a)準(zhǔn)備光源：寬譜鹵素?zé)?，光譜比較全。

b)位移臺(tái)：   LabScanner 40 x 20位移臺(tái)，如上圖1所示。

c)所用設(shè)備：   Specim Fx10e 高光譜相機(jī)（400-1000nm）。

d)Specim Insight分析軟件

INSIGHT是高光譜圖像數(shù)據(jù)的離線處理軟件，用戶可在其中實(shí)現(xiàn)瀏覽查看樣本數(shù)據(jù)、訓(xùn)練分類模型、驗(yàn)證分類效果等操作，以建立應(yīng)用程序供實(shí)時(shí)檢測(cè)使用。軟件支持查看光譜曲線和散點(diǎn)圖及時(shí)空序列信息，還包含有偏最小二乘法判別分析（PLS-DA），主成分分析（PCA）和光譜角制圖（SAM）多種算法，便于用戶快速得到準(zhǔn)確的運(yùn)算結(jié)果

3.3 測(cè)試

①規(guī)整擺放待測(cè)物體

從上到下，分別為 蒂頭、樹(shù)葉、陳皮、創(chuàng)可貼、煙頭。

使用LabScanner進(jìn)行掃描成像。

②打亂放置，雜亂無(wú)章排放，重新采樣一次。

3.4 分析

本次測(cè)試樣品中共有5種物質(zhì)類型，每種物質(zhì)會(huì)有生成*的光譜曲線，通過(guò)原廠軟件分析所有物體的光譜特征和內(nèi)嵌的光譜算法，可以正確的區(qū)分不同樣品類型并能賦予對(duì)應(yīng)的不同顏色。

  ---五條光譜曲線---

---整齊擺放---

棕色 ：蒂頭

綠色 ：樹(shù)葉

橙色 ：陳皮

粉色 ：創(chuàng)可貼

藍(lán)色 ：煙頭

---雜亂擺放---

棕色 ：蒂頭

綠色 ：樹(shù)葉

橙色 ：陳皮

粉色 ：創(chuàng)可貼

藍(lán)色 ：煙頭

另外，可以將某次分析好的結(jié)果做成Mode模型，下次直接使用就能得到檢測(cè)果。

4. 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

  通過(guò)光譜識(shí)別的方法，用Specim Fx10e（400-1000nm）高光譜相機(jī)可以很好的做出陳皮等

混合物的識(shí)別，并且準(zhǔn)確率高，速度快。

質(zhì)量控制和異物檢測(cè)在食品工業(yè)中至關(guān)重要。在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)的應(yīng)用中，通過(guò)高光譜分

辨率的光譜信息與成像相結(jié)合的無(wú)損檢測(cè)方法，及時(shí)提供各種成分、異物檢測(cè)和質(zhì)量損傷情況等，形成“征兆圖"，供診斷、決策和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等使用。

 另外，通過(guò)廣泛實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)大部分物質(zhì)成分，在近紅外900-1700nm，和短波紅外1000-2500nm有較好的吸收反射，在此波段范圍光譜特征明顯。建議同種應(yīng)用，不同物質(zhì)檢測(cè)需采用合適的波長(zhǎng)范圍產(chǎn)品。

關(guān)于昊量光電：

昊量光電  您的光電超市！

上海昊量光電設(shè)備有限公司致力于引進(jìn)創(chuàng)新性的光電技術(shù)與可靠產(chǎn)品！與來(lái)自美國(guó)、歐洲、日本等眾多光電產(chǎn)品制造商建立了緊密的合作關(guān)系。代理品牌均處于相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展前沿，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學(xué)測(cè)量設(shè)備、精密光學(xué)元件等，所涉足的領(lǐng)域涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學(xué)研究、國(guó)防及前沿的細(xì)分市場(chǎng)比如為量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、精密加工、先進(jìn)激光制造等。

我們的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)可以為國(guó)內(nèi)前沿科研與工業(yè)領(lǐng)域提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)，硬件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)集成等優(yōu)質(zhì)服務(wù)，助力中國(guó)智造與中國(guó)創(chuàng)造! 為客戶提供適合的產(chǎn)品和提供完善的服務(wù)是我們始終秉承的理念！