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利用高快色视频污下载污成像技術對貢梨損傷與農藥殘留檢測研究

​高快色视频污下载污圖像技術結合了快色视频污下载污分析和圖像處理的技術優勢，對研究對象的內外部品質特征進行檢測分析，趙傑文等利用高快色视频污下载污圖像技術檢測水果輕微損傷，準確率為88.57 %；Jasper G .Tallada等分別應用高快色视频污下载污圖像技術對不同成熟度的草莓表麵損傷、蘋果的表麵缺陷及芒果的成熟度檢測進行了試驗研究。王玉田等運用熒光快色视频污下载污檢測出水果表麵殘留的農藥；胡淑芬等運用激光技術對水果表麵農藥殘留進行了試驗研究；薛龍等針對水果表麵農藥殘留，以滴有較高濃度的臍橙為研究對象，利用快色视频污下载污範圍425-725 nm的高快色视频污下载污圖像係統進行檢測，發現對較高濃度的農藥殘留檢測效果較好。本文采用高快色视频污下载污圖像技術檢測不同水果的損傷區域和農藥殘留區域，以實現損傷區域和農藥殘留區域共同識別的目的。

二、 試驗材料與方法

2.1  實驗材料

本研究以貢梨為研究對象，分析貢梨的損傷區域。其中貢梨的損傷區域由人工模擬形成。

2.2  實驗設備

高快色视频污下载污成像數據采集采用四川雙利合譜科技有限公司的 GaiaSorter高快色视频污下载污分選儀係統。該係統主要由高快色视频污下载污成像儀(V10E)、CCD 相機、光源、暗箱、計算機組成，結構圖與實景圖如圖1。實驗儀器參數設置如表1。

表1   GaiaSorter 高快色视频污下载污分選儀係統參數

圖 1  GaiaSorter 高快色视频污下载污分選儀結構圖與實景圖

2.3  圖像處理分析

采用SpecView和ENVI/IDL對高快色视频污下载污數據的預處理及分析，預處理中的鏡像變換、黑白幀校準在SpecView中進行；其他數據的分析在ENVI/IDL中進行。

三、結果與討論

3.  貢梨損傷區域和正常區域的快色视频污下载污分析

取貢梨損傷區域與正常區域各200個像元，分別獲取這200個像元的快色视频污下载污反射率，並求取這200個像元的反射率均值，如圖3所示，其中，紅色代表紅色的損傷區域快色视频污下载污區域的快色视频污下载污反射率，綠色代表正常區域的快色视频污下载污反射率。從圖中可知，在400-100 nm範圍內，損傷區域的快色视频污下载污反射率高於正常區域。從快色视频污下载污曲線變化可知，這兩個區域在540 nm處有一峰值，在650 nm處有一吸收穀，在650-680 nm區間有一陡坡，由於2個區域均有以上特征，所以可以認為這也是蘋果*的特征位置。比較可知，除峰值位置不同，其他波段範圍蘋果與貢梨的快色视频污下载污曲線變化規律相似。

圖3  貢梨損傷區域與正常區域的快色视频污下载污反射率

3.4  貢梨損傷區域的提取

對經過鏡像變換、黑白幀校準的高快色视频污下载污圖像，根據貢梨與背景區域的快色视频污下载污差異，利用ENVI/IDL軟件中的zui大似然法，獲取純貢梨圖像，對貢梨的圖像做主成分分析，根據獲取的主成分圖像，選取能較好區分貢梨損傷區域、和正常區域的主成分圖像（PC5），通過閾值分割的方法獲取貢梨的損傷區域，如圖5所示。

圖 5 貢梨損傷區域提取流程圖

3.5  討論

    高快色视频污下载污成像技術應用於水果表麵損傷、農藥殘留已體現出其“圖譜合一”的*性。水果輕微損傷和農藥的微量殘留往往發生在表皮之下，和正常區域的顏色相差不大，肉眼難以識別。隨著時間的推移，損傷區域會逐漸褐變，zui後導致整個水果腐爛，甚至影響其他果實，而少量的農藥則會滲透進入果實中，消費者吃了會導致中毒。本研究結果表明，運用高快色视频污下载污成像技術，運用主成分分析、醃膜等方法等，可以有效地提取水果損傷與農藥殘留區域，從而達到快速檢測的目的。