高光谱相机解决方案

  • 高光谱成像技术对鲜莲直链淀粉含量的检测

  • 信息来源：彩谱品牌厂家   浏览次数：59    发表时间：2025-01-02

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    随着生活水平的提高，人们对莲子的口味和营养方面的要求也越来越高。莲子作为药材的同时也是一种滋补品，其直链淀粉的含量直接影响着莲子的品质和口感。不同品种莲子的直链淀粉含量差别较大，因此检测莲子的直链淀粉含量对后续加工有重要意义。传统的直链淀粉检测一般是利用碘比色法、碘亲和力滴定法以及横切侵染法，这些方法费时费力，且容易受实验条件的影响!
    高光谱成像技术是一种能获取丰富光谱和图像信息的无损检测技术，相较于化学检测方法，具有省时、省力、环境友好的优点口。本文将采用高光谱成像技术对鲜莲直链淀粉进行检测研究。

    一、材料和方法

    1.1试验材料

    试验样本来源于福建，选用宣莲、广昌莲、建选36号、满天星、太空莲和湘莲等品种。在成熟期采摘后，将新鲜莲蓬置于液氮中保存运输至实验室，在温度为4℃冰箱中冷藏保存12个小时。

    1.2 高光谱图像采集与校正

    高光谱成像系统主要包含的部件有高光谱成像仪、光源、载物台、黑箱以及高光谱数据采集软件等。整套系统可采用彩谱高光谱相机fs-13，可采集光谱范围为400nm~1000nm，光谱分辨率为2.5nm。高光谱成像系统如图1所示，载物平台的移动速度设置为3.5mm/s，曝光时间为30ms。镜头距离移动平台40cm，且垂直向下。调节高光谱仪相机的焦距对系统进行黑白校正。

    1.3数据处理

    采用分析软件对莲子的光谱图像进行感兴趣区域(ROI)的平均光谱提取，为了消除噪声、外部杂光等的影响,对比一阶导数、二阶导数、SG平滑、多元散射校正(MSC)标准正态变量转换等预处理方法建模效果四,选取最佳的预处理方法

    二、结果与分析

    2.1感兴趣区域平均光谱

    本文将单个样本感兴趣区域中每个像素点的光谱曲线用于后续处理，去除首尾噪声后(400nm~971nm)的平均光谱图如图2所示。从图中可以看出不同样本的光谱数值变化趋势比较一致，波段在460nm~570nm有明显的上升偏移，可能是由于水分波段发生偏移所致，波段在500nm~920nm处存在较为明显的吸收，可能与直链淀粉分子中的C-H基团的四级倍频、O-H二级倍频、O-H一级倍频有关。

    2.2 莲子的直链淀粉含量

    采用SPXY法所划分的校正集和预测集直链淀粉含量结果如表1所示。从表中可以看出鲜莲的直链淀粉含量差异较大，校正集莲子直链淀粉的含量最大值为227.90 mg/g,最小值为100.82 mg/g,标准差为44.73mg/g。预测样本的直链淀粉含量在校正集样本的范围内，故样本划分合理

    三、结论

    本文采用高光谱成像技术对直链淀粉含量进行快速检测。结果表明，采用一阶导数和多元散射校正MSC)预处理后的建模效果最好。然后采用SPA提取了9个特征波段，所建PLSR预测模型的校正集相关系数(R)为0.835,校正集均方根误差(RMSEC)为1.802,预测集相关系数(R)为0.856,预测集均方根误差(RMSEP)为1.752，相对分析误差(RPD)为1.944。经过RC法所建立的PLSR预测模型的预测集相关系数(R。)为0.838，预测集均方根误差RMSEP)为1.897.相对分析误差(RPD)为1.761本研究为进一步开发直链淀粉含量在线检测仪器提供了思路，并奠定了良好的基础。
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