近年來(lái)，高品質(zhì)蘋果在市場(chǎng)上表現(xiàn)出一定競(jìng)爭(zhēng)力。一般來(lái)說(shuō)，外觀可以直觀反映蘋果質(zhì)量，損傷作為影響水果品質(zhì)的主要指標(biāo)之一，對(duì)保證蘋果品質(zhì)和利潤(rùn)具有重要意義。

伴隨科技的發(fā)展與進(jìn)步，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)開始應(yīng)用于水果品質(zhì)檢測(cè)中。使用較多的檢測(cè)技術(shù)有高光譜成像（HSI）、近紅外光譜、紅外熱成像、核磁共振等[5-8]。光譜分析和機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)于處理疾病檢測(cè)中的HSI數(shù)據(jù)至關(guān)重要，可提取和利用高維數(shù)據(jù)中包含的有效信息。

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檢測(cè)方法

1試驗(yàn)材料

2022年11月上旬，在北京平谷蘋果產(chǎn)區(qū)，選擇大面積種植的具有代表性的蘋果樣本，共收集163個(gè)，涵蓋3個(gè)品種（紅富士、王林、國(guó)光）。

為避免蘋果表面的灰塵雜質(zhì)等對(duì)數(shù)據(jù)采集造成影響，采集高光譜圖像前將蘋果清洗，并用 75%酒精對(duì)其表面進(jìn)行消毒去污，置于常溫室內(nèi)備用。

2高光譜圖像采集

蘋果放置室內(nèi)12h后，采集樣本的高光譜圖像。高光譜圖像采集系統(tǒng)由1個(gè)暗箱、1個(gè)升降平臺(tái)、2個(gè)75W鹵鎢燈、2臺(tái)風(fēng)扇、1個(gè)高光譜成像儀和1臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，高光譜成像系統(tǒng)示意圖如圖1所示。高光譜相機(jī)可以檢測(cè)176個(gè)波長(zhǎng)，在395.9~998.1 nm范圍內(nèi)均勻分布，分辨率為4nm。蘋果樣本和相機(jī)鏡頭之間的距離為500mm，鏡頭直徑為25 mm。圖像的空間分辨率為1 000 x 1000，所有圖像均通過(guò)水果的輻射率與白色參考面板的輻射率校準(zhǔn)獲取絕對(duì)反射率。

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結(jié)論

本研究利用高光譜圖像技術(shù)檢測(cè)蘋果損傷進(jìn)行研究，對(duì)所獲得的高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比值光譜分析，優(yōu)選特征敏感波長(zhǎng)（528 nm 和 676nm），利用該兩波段組合光譜特征指數(shù)增強(qiáng)下的圖像，通過(guò)ISODATA無(wú)監(jiān)督分類圖像處理技術(shù)可以有效檢測(cè)蘋果表面的損傷區(qū)域。

本研究結(jié)果表明，基于528、676 nm的光譜反射率建立的NDSI對(duì)損傷區(qū)域及正常區(qū)域特征具有較強(qiáng)的區(qū)分能力。ISODATA 方法的蘋果損傷識(shí)別正確率為92.50%，該方法為現(xiàn)實(shí)復(fù)雜情景下檢測(cè)蘋果表面損傷提供了有效的解決方案，在水果生產(chǎn)和檢測(cè)的高通量表型分析中具有巨大潛力。

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