1摇
材料与方法
1郾 1摇
材料
试验所需要的梨和枣均选自北京某超市和早
市
,
梨和枣的大小
、
形状基本一致
,
无机械摔伤
。
购
买回来的水果均用密封袋包装
,
置于恒温箱中保存
。
试验前将水果从恒温箱中取出
,
在实验室放置
12 h
使其达到室温后用电子天平对样品进行称重
,
分份
,
见表
1。
表
1摇
实验材料
Tab. 1摇 Experimental material
名称 数量
/
份
说明
梨
50
选用早市和超市新鲜梨
枣
50
选用早市和超市新鲜枣
1郾 2摇
仪器与设备
所有的测试结果均是在室温
20 益
左右且通风
良好的实验室进行
,
高光谱成像数据采集采用北京
卓立汉光仪器有限公司的
GaiaSorter
高光谱分选仪
系统
。
该系统主要由高光谱成像仪
、CCD
相机
、
光
源
、
暗箱
、
计算机组成
,
如图
1。
实验仪器参数设置
如表
2。
本套高光谱成像系统的主要特点是快速准
图
1摇
高光谱成像仪系统
Fig. 1摇 GaiaSorter hyperspectral imager system
表
2摇 GaiaSorter
高光谱分选仪系统参数
Tab. 2摇 Parameters of Gaiasorter hyperspectral
imager system
序号
项目
参数
1
光谱扫描范围
/ nm
350 ~ 1 000
2
光谱分辨率
/ nm
2郾 8
3
采样间隔
/ nm
1郾 9
4
测定速度
/ min
每个样品
< 1
确
;
不需要任何化学试剂及特殊的样品准备
;
肉类
、
水果及农产品均可检测
。
1郾 3摇
方法
GaiaSorter
高光谱分选仪的高光谱图像数据采
集使用的是
SpectraSENS
高光谱数据采集软件
,
高
光谱图像数据分析软件使用的是
ENVI( environment
for visualizing images,EVVI) 4郾 7,MATLAB 2009a。
在进行图像采集前
,
为了保证图像的清晰程度
,
应该根据光源的照度预先对光谱相机摄像头的曝光
时间进行设定
,
同时为了避免图像空间上的分辨率
失真
,
对于输送装置速度的调整也是非常必要的
。
为了克服光强分布较弱波段存在的图像噪声和暗电
流的影响
,
首先需要扫描标准白板以采集反射率为
1
的全白标定图像
D
w
,
而后盖上摄像头的盖子以采
集反射率为
0
的全黑标定图像
D
d
,
进行过黑白校正
后
,
再进行样本光谱图像
D
s
的采集
,
由此可以根据
公式
(1)
得到黑白校正后的相对样品光谱图像的感
兴趣像素区域
c
或波段
i
处的反射率
R
:
R
(
ci
) =
D
s
(
ci
) -
D
d
(
ci
)
D
w
(
ci
) -
D
d
(
ci
) 。
(1)
在数据采集过程中
,
为了获取到所要扫描面空
间上每个像素点在整个光谱区域上的光谱数据
,
在
光学焦平面的垂直方向上
,
需要线性探测器对其进
行横向扫描
。
与此同时
,
置于输送装置上的测试样
本作垂直于摄像机的纵向移动
,
从而完成了对整个
测试样本图像的采集过程
。
通过上述过程采集到的
测试样本图像数据块
,
不仅含有特定像素光谱信息
,
同时也含有特征波段下的图像信息
。
具体操作步骤
如下
:
1)
将表
1
中不同的测试样本称重分为
50
份试
样
;
2)
打开
GaiaSorter
系列高光谱分选仪并启动计
算机
,
运行
SpectraSENS
高光谱数据采集软件
,
在软
件界面进行仪器连接检测和预热
;
3)
并将上述实验样品分别置于载物台上
,
放入
GaiaSorter
系列高光谱分选仪的载物台上
;
4)
设置完测试参数后
,
点击
“
开始扫描
冶,
约
40s
即可采集到一份样品的光谱信息
,
即样品光谱
图
,
每个样品分别扫描
10
次取其平均值作为相应样
品的光谱反射率值
;
5)
每个样品光谱数据扫描完成后
,
将载物台上
的残留物质清理干净
,
以此确保每次扫描得到的光
谱准确性
。
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食品科学技术学报
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摇 2015
年
7
月
