高光谱成像在肉品品质及安全检测方面的应用

高光谱图像作为一种快速无损的分析技术在食品行业中得到广泛应用。高光谱图像是一种图像和光谱的融合技术,通过高光谱成像技术可以同时获取样品的空间和光谱信息。文章介绍了高光谱成像系统的原理以及在肉品品质和安全检测中的应用,主要包括肉类的化学组成成分分析、感官品质评价以及肉与肉制品的掺假物鉴别,并针对目前发展趋势展望了该技术在肉品品质及安全检测中存在的问题及应用前景,为更好地应用该技术提供参考。     

肉品品质检测技术综述

介绍了人工嗅觉与人工味觉检测技术、计算机视觉技术、近红外光谱技术、高光谱图像检测技术等无损检测技术的发展概况.应用高光谱图像技术对肉品品质进行无损检测是当前的研究热点之一.介绍了该技术的基本原理和国内外肉品品质高光谱图像检测技术的研究现状,并展望了高光谱图像检测技术在肉品品质检测中的研究前景,以期对我国相关研究人员的研究工作提供参考.     

高光谱成像技术及其在农产品检测中的应用

高光谱成像是一项将光谱与成像科学相结合的分析技术,本文介绍了高光谱成像的基本原理和系统构成,指出其优点及不足之处,并讨论了高光谱在农产品检测中的一些应用。     

水果成熟度的高光谱成像无损检测研究

水果成熟度作为衡量水果品质和等级的一个重要指标,区分不同成熟度的水果可以降低水果在采摘、包装、储存、运输等物流环节的损失率.高光谱技术是一种新型光谱技术和计算机视觉融合技术,它可以从图像维和光谱维对水果的综合品质进行评价.分析了国内外将该技术应用于水果成熟度检测方面的研究进展,提出了利用高光谱图像技术检测枣和梨成熟度的方法,利用不同成熟度的水果在可见光及近红外波段的反射率,初步确定了利用高光谱成像技术检测枣和梨2种水果成熟度的有效特征波长.     

水果分级支撑技术的研究进展

综述了国内外水果分级支撑技术的研究现状,主要介绍了多光谱、核磁共振、激光诱发荧光谱技术、近红外、X射线、热成像、近红外和中红外双重照相机及超声波等技术在水果品质检测中的应用,并对水果分级技术进行了展望.     

现代光学成像技术在食品品质快速检测中的应用

食品现代化生产、加工过程中需要对食品品质信息进行快速无损获取,以保证食品品质安全,满足消费者的需要.近年来国内频发的食品质量与安全问题也要求实现食品品质安全信息的客观准确检测.现代光学成像技术通过获取食品在不同光谱波段下的图像信息,然后采用数字图像处理算法进行特征信息提取,并通过模式识别算法建立食品品质定量关系模型,从而实现食品品质信息的快速、无损、高效、低成本检测,为食品现代化加工流程中的自动控制和分级管理与监控提供信息支持.孙大文院士领导的爱尔兰国立都柏林大学(University College Dublin,UCD)食品冷冻与计算机化食品技术(Food Refrige-ration&Computerised Food Technology,FRCFT)研究所在应用包括计算机视觉技术和高光谱成像技术在内的多种现代光学成像技术对食品品质快速无损检测这一领域的研究工作一直处于世界领先水平,研究成果得到了国际同行的广泛认可和高度关注.本文综述了孙大文院士及其团队过去十余年间在相关领域取得的一系列原创性研究成果.     

基于高光谱图像技术和波长选择方法的羊肉掺假检测方法研究

针对肉类掺假的定量检测问题,建立了基于高光谱图像技术结合波长选择方法以及偏最小二乘(PLS)法的羊肉掺假无损检测方法.试验搭建了羊肉-猪肉的高光谱图像采集系统,对选取的99个样本进行高光谱图像(390~1040nm)采集并提取感兴趣区域光谱.比较了多种预处理方法对全波长模型的影响,标准正态变量校正(SNV)为最优光谱预处理方法,校正决定系数R2CV达到0.93,预测决定系数R2P达到0.96,校正均方根误差RMSECV为8.33%,预测均方根误差RMSEP为6.18%.采用多种波长选择方法对光谱全波段520个变量进行变量选择,最终确定基于竞争性自适应重加权算法(CARS)的简化模型最优,其R2C=0.96,R2CV=0.94,R2P=0.96,RMSEC=6.55%,RMSECV=7.66%,RMSEP=6.10%.高光谱图像技术结合CARS能够对掺假羊肉进行准确的定量检测,可为羊肉掺假的在线无损检测提供理论依据.     

基于高光谱成像技术的水果品质无损检测

高光谱图像技术结合光谱技术与计算机图像技术两者的优点,可获得大量包含连续波长光谱信息的图像块,其图像信息可检测水果的外部品质,光谱信息则可用于水果内部品质的检测,达到根据水果内、外部综合品质进行分类的目的.综述了国内外将该技术应用于水果品质检测方面的研究进展,提出了利用高光谱图像技术检测苹果轻微损伤的方法,利用500～900 nm的高光谱图像数据,通过主成分分析提取547 nm波长下的特征图像.     

太赫兹时域光谱成像系统的研究进展

太赫兹时域光谱成像技术具有穿透性、超快时间分辨能力、指纹光谱特性、安全无辐射电离等显著特点,在物质成分光谱分析、工业材料无损检测领域具有独特的应用价值,成为近些年来的研究热点。基于此,从成像体制和成像算法两个方向进行介绍。在成像体制层面,全面介绍了逐点扫描成像、太赫兹焦平面成像、太赫兹光电导阵列成像等二维的成像方式,以及突破衍射极限的太赫兹近场成像技术;在成像算法层面,介绍了飞行时间成像和断层扫描成像技术等三维成像方式。列举了太赫兹技术在生物医学、无损检测、安防检测等领域的应用。最后总结了当前太赫兹时域光谱技术所面临的问题。     

基于K-means-RBF的鸡肉品质分类方法研究

鸡肉在贮藏和运输过程中容易腐败变质,利用高光谱成像技术的图、谱合一特点,同时获取鸡肉的光谱特征和纹理、颜色特征,通过鸡肉的内在特征与外在特征综合实现鸡肉品质快速分类。制备62份鸡胸肉样品,通过理化分析分为放心食用、可食用、不建议食用和不可食用4类;以已知分类结果的42个样品作为训练集,将纹理、颜色、光谱特征作为K-means-RBF神经网络的输入,确定K-means初始分类中心、训练RBF神经网络,构建K-means-RBF鸡肉品质分类模型,并利用剩余20个样品作为测试集,对K-means-RBF鸡肉品质分类模型进行测试。测试结果显示,通过训练后的K-means-RBF神经网络对20个测试集样品的分类正确率达到100%;而分别采用纹理、颜色和纹理颜色综合特征作为输入建立的分类器,正确率分别为85%、80%、95%。鸡肉品质分类成功利用了高光谱成像技术“图谱合一”的特点,实现了鸡肉品质的综合检测,验证了K-means-RBF融合方法在高光谱数据分析中的有效性,及单一特征在分类中的局限性。     

高光谱成像仪在字迹检测方面的探索研究

近年来光谱成像技术在公安、司法鉴定中已经成为了必不可少的基础装备,在文件检验工作中发挥着不可替代的作用。高光谱成像相对于多光谱成像具有更丰富的图像和光谱信息。尝试研究高光谱成像技术在文件检验工作方面的应用,使用V10E-PS高光谱文检仪简易系统,在可见光波段范围内,实时地采集到光谱分辨率较高、通道数量多,且成像清晰的文字样本数据。用ENVI数据分析软件经过主成分分析、最小噪声分离、主成分分析和独立主成分分析等分析方法后,能够清晰准确的分辨部分数字的修改部位。     

文物高光谱数据采集及其多尺度多支路融合增强方法

随着光学成像技术的发展,越来越多的成像技术应用于文物保护分析领域。其中,高光谱成像以其无损、非接触以及"图谱合一"的特点受到广泛关注。然而,受成像传感器的物理限制,现有高光谱图像空间分辨率远不及RGB三通道的高清数码相机,极大阻碍了文物高光谱数字化的应用。针对此问题,该文首先设计了一套文物高光谱数字化采集流程,便于规范化采集同一场景的RGB和高光谱图像数据,为后续融合增强带来便利。其次,提出了基于多尺度多支路的RGB和高光谱图像融合方法,通过设计空间光谱融合模块和细化模块,获取具有高空间和高光谱分辨率的数字化影像。实验结果表明,无论从主观视觉还是客观指标,提出的方法在保持光谱分辨率的同时,更好地提高了空间分辨率。     

近红外光谱技术在主要粮食作物品质研究中的应用

近红外光谱分析技术是一种能进行定量和定性分析与检测的现代技术,目前在主要粮食作物的遗传改良与育种过程中发挥着重要的作用.综述了近红外光谱分析技术在水稻、小麦、玉米等主要粮食作物及其相关农作物品质研究中的应用方面取得的新进展,并分析了近红外光谱分析技术在主要粮食作物品质研究中的应用前景,以期为广大农作物品质的遗传改良与新品种的培育提供参考与借鉴.     

热红外高光谱图像非均匀性校正方法研究

热红外高光谱成像因其被动成像、全天候工作等诸多优点,在军事和民用领域得到了日益广泛的应用,但国内受限于热红外面阵探测器、深低温光学系统等关键技术,少有基于实用样机高光谱数据集的数据处理研究。现以国内首次研制的实用热红外高光谱成像系统为依托,研究了一套相关的高光谱数据处理方法,为进一步光谱数据应用打下了基础。     

仿植被高光谱伪装材料技术研究进展

 近年来高光谱成像技术迅速发展，在军事领域应用十分广泛，这既为军事侦察带来了巨大机遇，也为军事伪装带来了前所未有的挑战。分析了高光谱成像探测技术对伪装隐身技术产生的威胁以及传统高光谱伪装材料与技术面临的巨大困境，分别从植物伪装技术、基于无机颜料的仿生伪装、基于叶绿素的仿生伪装等材料体系阐述了模拟植被背景的高光谱伪装材料与技术研究现状，指出现有高光谱伪装材料与技术中仿生伪装技术存在仿生材料无法精准模拟绿色植被的特征吸收峰、稳定性及耐久性较差、材料整体厚度大，难以实现实际的大规模应用等弊端，在此基础上提出基于活体生物的“生态伪装”技术伪装对策，指出改进“仿生伪装”技术和优化“生态伪装”技术为高光谱伪装材料与技术的未来发展方向和趋势。     

成像光谱数据处理平台的构建及其地学应用

基于遥感前沿技术和现代信息技术,开展了成像光谱数据处理平台构建研究,开发了大气校正、几何校正等高精度数据预处理技术平台,完成了典型目标的高光谱建模、基于曲波变换的遥感专题信息提取及基于混合语言编程的成像光谱数据处理系统构建等研究,为铀资源勘查高光谱数据处理提供了基础软件平台。该系统在铀资源勘查遥感地质评价项目的实际应用中,取得理想效果。     

小波变换在紫外图像融合中的应用

紫外双光谱成像技术是光谱技术和成像技术的合成,是针对军事需求而发展起来的新型检测技术,图像融合是该技术的重要组成部分。小波理论是近十几年来迅速发展的一门学科,已得到了广泛的应用。小波变换具有良好的时频特性,为图像融合提供了一种新手段。根据双光谱图像融合的需求,介绍了利用小波理论进行图像融合的方法、特点和效果。仿真结果表明,该方法能够满足紫外检测系统的需要。     

多光谱成像技术在颜色复制方面的应用及发展

由于多光谱成像技术不仅能够获得物体的空间维信息,而且还可以获取物体表面的每一个像素的光谱维信息,因此,应用多光谱成像技术来复制出目标物体的颜色,成为颜色科学这一领域的研究热点.对多光谱成像技术在颜色科学的应用及发展进行了简单的回顾,并指出基于Kubelka-Munk理论的多光谱成像技术复制颜色的算法,会提高反射比低的目标颜色复制的精度,因此这种算法将会有更加广阔的应用前景.     

太赫兹成像和光谱在医疗领域的应用综述

在医疗领域中,人们对于太赫兹成像与光谱的研究早已不再停留于几年前的基础研究了,而是深入到了以组织、细胞、皮肤成像以及中医药学检测分析等的集中研究.相比传统意义上的医疗手段,如超声波、X光、核磁共振及红外线等,太赫兹波技术具有更加显著的优势,主要体现在宽带光谱分析能力强、分辨率高及耗能低等方面.围绕着太赫兹成像和光谱技术...     

采用光学成像法的航空稳定平台振动幅度检测

针对专用航空稳定平台振动检测设备成本高、难以在高光谱成像系统平台上集成应用等问题,提出了采用光学成像法的平台振动检测方法。将面阵CCD传感器与线阵高光谱传感器呈刚性紧密安装在航空稳定平台上进行影像数据的获取,并对获取的影像序列进行简化SIFT特征提取和分层金字塔实施的光流特征跟踪。考虑到振动对光谱成像等的影响,将振动分解在沿飞行方向和垂直于飞行方向2个方向上,并根据帧间相对运动模型解算出相对运动向量,然后由单次简谐振动造成的帧间特征不匹配,推导振动过程中振幅解算模型,并根据帧间运动矢量进行振幅的解算。实验结果表明,基于光学成像法进行振动检测可以达到微米级精度,满足系统集成应用需求,且其成本仅为多普勒振动测量方法的十几分之一。