在当前市场经济背景下，食品安全问题是消费者最为关心的问题之一，尤其是果蔬产品，农药残留问题和品质问题直接关系着消费者的权益和人身安全。针对传统化学检测的缺陷，本文结合高光谱成像技术，对其在果蔬品质与安全无损检测中的应用进行了简要分析，希望能够为农产品的检测工作提供一些参考。

水果与蔬菜是人们日常生活中不可或缺的组成部分，能够提供人体所需的各种维生素和微量元素，关系着人体健康。而在市场经济快速发展的情况下，受各种因素的影响，果蔬产品的品质和安全成为社会关注的焦点问题，关系着消费者的健康和饮食安全。传统对于果蔬品质与安全的检测采用的是化学检测法，这种方法不仅费时费力，而且会对果蔬造成破坏。对此，相关技术人员利用高光谱成像技术，实现了对果蔬品质与安全的无损检测，取得了非常显著的成效。

一、高光谱成像技术概述

高光谱图像，是在光谱维度上进行了更加细致的分割，不仅包括了传统黑白或者红、绿、黄的区别，在光谱维度上也存在多个通道。经高光谱设备获得的是一个数据立方，不仅包含有图像信息，还能够在光谱维度上展开，帮助工作人员获取图像上每一个点的光谱数据以及任意谱段的影像信息。在高光谱成像系统中，光源是一个非常重要的组成部分，其所产生的光与被检测对象相互作用后，会成为信息的载体，通过分光元件，投射到面阵相机。
根据图像采集与形成方式的不同，可以将高光谱图像的获取方式分为三种，即点扫描、线扫描和面扫描，相比之下，点扫描每次只能够获取一个像素点的光谱，检测速度较慢，一般用于微观对象的检测；线扫描每次可以获得扫描线上所有点的光谱，适合设置在传送带上，进行动态检测，也是果蔬品质检测中最为常用的图像获取方式；面扫描是在光谱域上进行的扫描，每次能够获得单个波长下完整的空间图像，多用于所需波长图像数目较少的多光谱成像系统中。
根据光源与光谱相机的相对位置，可以将高光谱图像的获取方式分为反射、透射和漫透射三种，这三种方式共同反映出了光与被检测对象的作用关系，经不同形式的作用后，光承载了异常丰富的内部和外部信息，结合这些信息，能够实现对于果蔬品质与安全的无损检测。

二、高光谱成像技术在果蔬品质与安全无损检测中的应用

1.外部品质检测
对于果蔬产品而言，外部品质是最为重要的感官品质，也是产品品质最为直观的体现。通常，对于果蔬外部品质的评估，主要是通过对颜色、纹理、尺寸、形态以及缺陷的观察进行的，不过，直接的观察并不能发现其中一些特征不明显的缺陷，如损伤、腐烂等，这就需要利用高光谱成像技术进行检测。
（1）损伤检测：损伤是指果蔬在采摘、运输以及后续处理中出现的一种缺陷，早期的损伤可能并不明显，但是随着时间的推移，损伤区域会逐渐变黑乃至腐烂，不仅会造成产品自身品质的劣化，还可能传染给周围产品，造成巨大的经济损失。利用高光谱成像技术进行损伤检测时，需要首先对图像进行平滑与校正处理，基于全波长图像进行主成分分析变换，结合权重系数图，从中选出4个特征波长，然后对特征波长图像再次进行主成分分析变换，利用相应的图像，实现损伤检测，准确率可以达到86%以上。
（2）腐烂检测：腐烂是果蔬在运输和存储过程中最为严重的一种缺陷，不仅会影响产品外观，还会导致内部品质劣化，甚至引发食品安全问题。以青霉菌引发的柑橘腐烂为例，传统的检测方法，是在紫外光源的照射下，由人工进行检测，效率低下而且费时费力。对此，可以利用高光谱成像技术，结合相关分析、逐步分析等方法，实现腐烂柑橘的自动检测。结合高光谱荧光成像技术对早期腐烂柑橘的检测结果，利用OIF理论，挑选出识别腐烂果的理想波长组合，之后以最优波长比图像和双阈值分割算法，能够实现对腐烂产品的检测，识别率可以达到100%。

2.内部品质检测
内部品质是衡量果蔬产品营养价值的重要依据，一般是通过产品的糖度、酸度、硬度、淀粉含量、水分等进行评估。传统的物理化学检测方法属于破坏性检测，不仅费时费力，而且只适用于同批次产品的抽检。应用高光谱成像技术，能够实现果蔬产品的化学成像，使得其内部品质的无损检测成为可能。这里选择其中的两个指标进行简单分析。
（1）可溶性固形物含量：简称SSC，是果蔬中所有溶于水的化合物的统称。以苹果为例，在检测中，通过高光谱成像系统，采集相应的高光谱图像，然后对苹果的吸收系数及约化散射系数进行测量，以此来预测苹果中SSC的含量。研究发现，苹果的吸收系数及约化散射系数与SSC含量及其硬度密切相关，表明利用高光谱成像技术对水果内部品质进行无损检测，具有良好的可行性。
（2）糖度：为了能够对苹果的糖度进行无损检测，于是对苹果的高光谱图像（685-900nm）进行了采集，发现以PLS回归模型，预测的糖度最优波长为704.48-805.26nm，相关系数0.9，表明高光谱成像技术在苹果糖度无损检测中有着良好的应用潜力。

3.安全检测
果蔬的安全检测主要是针对外来污染物、病害以及农药残留等相关指标的评估，研究实践表明，高光谱成像技术在果蔬安全检测中有着良好的可行性。这里以农药残留检测为例，在传统检测中，一般都是采用气相色谱法或者高效液相色谱法，存在着费时费力的缺陷。对此，Li等利用高光谱反射成像系统，对橘子表面的敌敌畏残留进行了检测和分析，先是利用气相色谱法，检测出200个橘子的敌敌畏残留量，然后结合PLS挑选特征波长，同时建立相应的预测模型，由模型得到的相关系数和平均标准误差分别为0.83和1.34。研究表明，高光谱成像技术可以用于农药残留的检测，而且为后续专业检测仪器的研发提供了相应的理论依据。

三、结语
总而言之，果蔬产品的品质和安全关系着消费者的健康和饮食安全，其检测工作也因此得到了社会各界的广泛关注。针对传统检测技术中存在的缺陷，本文对高光谱成像技术在果蔬品质与安全无损检测中的原理和应用进行了分析，希望能够为农产品的质量与安全检测提供一些帮助。