高光譜成像儀融合了傳統(tǒng)的成像技術(shù)和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，既可以像傳統(tǒng)的成像技術(shù)一樣獲取被檢測(cè)物體的空間信息，又可以像光譜技術(shù)一樣獲取光譜信息。其在蔬菜品質(zhì)與安全無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

用于蔬菜外部品質(zhì)檢測(cè)：

外部品質(zhì)是蔬菜最重要的感官品質(zhì)，是蔬菜品質(zhì)最直接的反映。蔬菜的外部品質(zhì)主要通過(guò)其顏色、紋理、尺寸、形狀和表面缺陷進(jìn)行評(píng)估。目前傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上述外觀品質(zhì)特征的自動(dòng)檢測(cè)，但是對(duì)于大部分特征不明顯的缺陷，例如損傷、腐爛、凍傷等，缺陷區(qū)域的顏色、紋理等信息和正常區(qū)域處的高度相似，基于RGB彩色相機(jī)的傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)無(wú)能為力。高光譜成像技術(shù)的多波長(zhǎng)圖像優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)成像技術(shù)的缺點(diǎn)，近年來(lái)被越來(lái)越多的應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品表面缺陷的檢測(cè)中。

腐爛是水果和蔬菜在存儲(chǔ)、運(yùn)輸過(guò)程中的最嚴(yán)重的常見(jiàn)缺陷。腐爛不僅影響水果蔬菜的美觀，還會(huì)使它們的內(nèi)部品質(zhì)發(fā)生變化，甚至導(dǎo)致食品安全問(wèn)題。對(duì)于青霉菌引起的柑橘腐爛，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是在紫外光源的照射下人工完成。

研究者試圖通過(guò)搭建高光譜成像系統(tǒng)和各種線性非線性分類方法找到腐爛柑橘的自動(dòng)檢測(cè)方法。他們利用相關(guān)分析、互信息、逐步分析和基于線性判別分析的遺傳算法挑選了適合檢測(cè)的特征波長(zhǎng)。然后基于分類回歸樹(shù)（CART）和線性判別分析（LDA）等像素分類方法實(shí)現(xiàn)了腐爛區(qū)域在特征波長(zhǎng)圖像上的分割。試驗(yàn)結(jié)果表明利用搭建的高光譜機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)和特征波長(zhǎng)圖像能夠檢測(cè)青霉菌引起的腐爛。

用于蔬菜內(nèi)部品質(zhì)的檢測(cè)：

內(nèi)部品質(zhì)是水果和蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的衡量依據(jù)。一般來(lái)講，內(nèi)部品質(zhì)主要通過(guò)檢測(cè)水果和蔬菜的糖度、酸度、硬度、可溶性固形物含量、淀粉含量、水分和成熟度等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是通過(guò)物理化學(xué)等破壞性的檢測(cè)手段進(jìn)行測(cè)量，傳統(tǒng)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且只適合同批次農(nóng)產(chǎn)品的抽檢。高光譜成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的化學(xué)成像，這也使水果和蔬菜的內(nèi)部品質(zhì)快速無(wú)損檢測(cè)成為可能。

可溶性固形物含量（SSC）是指水果和蔬菜中所有溶解于水的化合物的總稱，包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等。利用高光譜成像技術(shù)無(wú)損檢測(cè)水果和蔬菜中可溶性固形物含量是近年來(lái)內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)的研究熱點(diǎn)。研究人員利用高光譜成像系統(tǒng)采集蘋果的高光譜圖像，然后通過(guò)測(cè)量蘋果的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)蘋果的硬度和可溶性固形物含量。研究發(fā)現(xiàn)蘋果的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)與硬度和SSC含量都相關(guān)，其中吸收系數(shù)與硬度和SSC含量的相關(guān)性較高。可溶性固形物含量預(yù)測(cè)的相關(guān)系數(shù)為0.864，該研究表明高光譜成像技術(shù)是測(cè)量水果光學(xué)特性的一種有效手段，可用于水果內(nèi)部品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)。

用于蔬菜品質(zhì)安全的檢測(cè)：

食品安全關(guān)系到消費(fèi)者的飲食安全和健康，因此得到全社會(huì)持續(xù)性的高度關(guān)注。同內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)一樣，食品安全的檢測(cè)目前仍是以傳統(tǒng)的化學(xué)方法為主。品質(zhì)安全主要通過(guò)檢測(cè)水果和蔬菜的動(dòng)物糞便等外來(lái)物污染、各種病害、品質(zhì)劣變、細(xì)菌感染和農(nóng)藥殘留等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。大量的成功應(yīng)用案例證明了高光譜成像技術(shù)在水果和蔬菜品質(zhì)安全檢測(cè)方面的可行性和有效性，高光譜成像技術(shù)作為一種新的科學(xué)有效的檢測(cè)工具在未來(lái)食品安全檢測(cè)中也將扮演更加重要的角色。

動(dòng)物糞便往往含有各種病菌、細(xì)菌，被動(dòng)物糞便污染的水果和蔬菜對(duì)人類的健康是一種潛在的威脅。因此及時(shí)檢出并清洗或剔除被糞便等污染物污染的水果蔬菜是有必要的。研究人員通過(guò)搭建了一個(gè)高光譜反射和熒光成像系統(tǒng)用于在線檢測(cè)蘋果的缺陷和糞便污染。利用所搭建的線掃描高光譜成像系統(tǒng)結(jié)合商業(yè)的蘋果分選生產(chǎn)線能以每秒鐘三個(gè)以上的速度在線檢測(cè)蘋果的糞便污染和缺陷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用熒光成像系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的波長(zhǎng)比算法可以獲得 100%的檢測(cè)正確率。蔬菜中的糞便污染物會(huì)引起人類患上食源性傳染疾病。為了快速自動(dòng)地檢測(cè)菠菜葉表面的糞便污染，研究人員搭建了線掃描高光譜熒光成像系統(tǒng)，并利用主成份分析（PCA）實(shí)現(xiàn)了菠菜表面糞便污染區(qū)域的提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用所搭建的高光譜成像系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)菠菜葉表面糞便污染的檢測(cè)。

高光譜成像儀融合了傳統(tǒng)的成像技術(shù)和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，所產(chǎn)生的圖像是一個(gè)“圖譜合一”的三維數(shù)據(jù)立方體，高光譜圖像的多波長(zhǎng)特點(diǎn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)成像技術(shù)的弱點(diǎn)。大量的成功應(yīng)用案例已經(jīng)證明了高光譜成像技術(shù)是果蔬外部品質(zhì)、內(nèi)部品質(zhì)和品質(zhì)安全檢測(cè)的科學(xué)有效工具。