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SPECIM高光谱相机在食品检测方面的应用 ——陈皮异物监测

时间:2022-06-30 点击次数:305

SPECIM高光谱相机在食品检测方面的应用

——陈皮异物监测



1. 描述

   陈皮是一种良好的药材,也是一种常见的食材,对人们的健康与生活有非常大的帮助。但是陈皮在收集过程中,常常会混有其他物质,例如树叶、烟头等与陈皮颜色相近的杂质。本实验通过使用Specim高光谱相机来做陈皮混合物的检测。

陈皮1.png


2. 原理

    高光谱成像技术是一种图像及光谱融合的技术,可同时获取研究对象的空间及光谱信息。图像数据反映物体的外部特征、表面缺陷及污斑情况,光谱数据用于分析物体内部结构及成分。

    Specim高光谱相机采用线阵推扫的成像方式,通过相机和被拍摄物体之间有相对运动,获取目标区域的所有样本的图像数据和光谱信息数据。在地面端,大多是采用相机固定而让被测物体移动,如图1;也可以采用被测物处于静止固定状态,而相机通过电机控制运动,如图2;若是结合无人机上的应用,则把相机挂载在无人机上移动而物体本身不动。这里我们采用固定相机,而把物体放在位移台上进行拍摄(可以是传送带或者其他移动装置)。

陈皮2.png 

---图1---

 


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---图2---



3. 实验过程

3.1 准备样品,未检测的样品如下。

蒂头、树叶、陈皮、创可贴、烟头等。

 陈皮1.png


3.2 设备及软件准备

a)准备光源:宽谱卤素灯,光谱比较全。

陈皮4.png

b)位移台:   LabScanner 40 x 20位移台,如上图1所示。

c)所用设备:   Specim Fx10e 高光谱相机(400-1000nm)。

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d)Specim Insight分析软件

INSIGHT是高光谱图像数据的离线处理软件,用户可在其中实现浏览查看样本数据、训练分类模型、验证分类效果等操作,以建立应用程序供实时检测使用。软件支持查看光谱曲线和散点图及时空序列信息,还包含有偏最小二乘法判别分析(PLS-DA),主成分分析(PCA)和光谱角制图(SAM)多种算法,便于用户快速得到准确的运算结果

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3.3 测试

规整摆放待测物体

从上到下,分别为 蒂头、树叶、陈皮、创可贴、烟头。

使用LabScanner进行扫描成像。

 陈皮7.png


打乱放置,杂乱无章排放,重新采样一次。

 陈皮8.png


3.4 分析

本次测试样品中共有5种物质类型,每种物质会有生成特有的光谱曲线,通过原厂软件分析所有物体的光谱特征和内嵌的光谱算法,可以正确的区分不同样品类型并能赋予对应的不同颜色。

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  ---五条光谱曲线---

 

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---整齐摆放---


棕色 :蒂头

绿色 :树叶

橙色 :陈皮

粉色 :创可贴

蓝色 :烟头


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---杂乱摆放---

棕色 :蒂头

绿色 :树叶

橙色 :陈皮

粉色 :创可贴

蓝色 :烟头

              

另外,可以将某次分析好的结果做成Mode模型,下次直接使用就能得到检测果。


           

4. 实验总结

  通过光谱识别的方法,用Specim Fx10e(400-1000nm)高光谱相机可以很好的做出陈皮等

混合物的识别,并且准确率高,速度快。

质量控制和异物检测在食品工业中至关重要。在各种工业、农业的应用中,通过高光谱分

辨率的光谱信息与成像相结合的无损检测方法,及时提供各种成分、异物检测和质量损伤情况等,形成“征兆图",供诊断、决策和风险评估等使用。

 另外,通过广泛实验和实际应用,发现大部分物质成分,在近红外900-1700nm,和短波红外1000-2500nm有较好的吸收反射,在此波段范围光谱特征明显。建议同种应用,不同物质检测需采用合适的波长范围产品。



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