砂糖橘因其口感清甜、果皮薄、汁水豐富，成為我國(guó)冬季最&受&歡&迎的水果之一。然而，在采摘、運(yùn)輸和分選過(guò)程中，砂糖橘極易產(chǎn)生機(jī)械損傷或內(nèi)部隱性損傷。這些損傷往往在早期難以通過(guò)肉眼識(shí)別，但卻會(huì)顯著影響果實(shí)品質(zhì)、儲(chǔ)存壽命以及市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)值。因此，如何快速、無(wú)損地識(shí)別砂糖橘是否損傷，成為當(dāng)前柑橘產(chǎn)業(yè)質(zhì)量控制的重要問(wèn)題。近年來(lái)，高光譜成像技術(shù)為這一問(wèn)題提供了新的解決方案。

奧譜天成高光譜成像儀

砂糖橘損傷的重要意義

重點(diǎn)：提升果品品質(zhì)與品牌價(jià)值

砂糖橘在采摘和物流過(guò)程中容易受到擠壓或碰撞，產(chǎn)生輕微損傷。雖然外觀可能暫時(shí)沒(méi)有明顯變化，但內(nèi)部組織已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，后期容易出現(xiàn)腐爛或變質(zhì)。如果這些果實(shí)進(jìn)入市場(chǎng)，不僅影響消費(fèi)者體驗(yàn)，還可能損害產(chǎn)區(qū)品牌形象。

通過(guò)高光譜技術(shù)提前識(shí)別損傷果實(shí)，可以在分選階段將其剔除，從而保證進(jìn)入市場(chǎng)的果品品質(zhì)更加穩(wěn)定。

重點(diǎn)：減少運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)損失

損傷的砂糖橘在儲(chǔ)存過(guò)程中更容易出現(xiàn)霉變和腐爛，并可能對(duì)周?chē)麑?shí)產(chǎn)生“連鎖影響"。在傳統(tǒng)分選方式下，許多隱性損傷果實(shí)無(wú)法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致儲(chǔ)運(yùn)損耗率上升。

通過(guò)高光譜檢測(cè)，可以在早期識(shí)別內(nèi)部組織變化，將潛在問(wèn)題果實(shí)提前篩選出來(lái)，有效降低儲(chǔ)運(yùn)損失，提高供應(yīng)鏈效率。

重點(diǎn)：推動(dòng)水果分選自動(dòng)化

當(dāng)前水果分選大多依賴(lài)顏色、尺寸等外觀指標(biāo)，而無(wú)法識(shí)別內(nèi)部損傷。高光譜技術(shù)能夠獲取水果的光譜信息，從而識(shí)別內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，為水果分選系統(tǒng)提供更全面的檢測(cè)維度。

將高光譜成像系統(tǒng)與自動(dòng)分選設(shè)備結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)：

損傷果自動(dòng)識(shí)別

優(yōu)質(zhì)果精準(zhǔn)分級(jí)

批量化快速檢測(cè)

這對(duì)于規(guī)?；涕佼a(chǎn)業(yè)具有重要意義。

當(dāng)砂糖橘受到機(jī)械擠壓或碰撞時(shí)，其內(nèi)部細(xì)胞結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，例如：

細(xì)胞破裂

水分分布變化

組織密度改變

這些變化會(huì)影響果實(shí)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收和反射特性，從而在光譜上形成特征差異。

高光譜成像系統(tǒng)通過(guò)獲取多個(gè)連續(xù)波段的信息，可以檢測(cè)到這些細(xì)微變化，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)損傷識(shí)別。

一般檢測(cè)流程包括：

高光譜數(shù)據(jù)采集
對(duì)砂糖橘進(jìn)行掃描，獲取空間與光譜信息。

光譜數(shù)據(jù)處理
對(duì)原始光譜進(jìn)行去噪、校正和歸一化處理。

特征波段提取

篩選與損傷最&相&關(guān)的關(guān)鍵波段。

建立識(shí)別模型

通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立損傷識(shí)別模型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類(lèi)。

通過(guò)這一&流程，即使是肉眼難以發(fā)現(xiàn)的早期損傷，也能夠被準(zhǔn)確識(shí)別。

原始數(shù)據(jù)

奧譜天成模型識(shí)別結(jié)果

由于不同砂糖橘表面可能出現(xiàn)裂痕甚至霉變等情況，因此本研究選取了三種典型狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析：表面完整、表面裂痕以及表面霉變，分別獲取其對(duì)應(yīng)的光譜曲線。結(jié)果表明，這三種狀態(tài)在光譜特征上存在較為明顯的差異。

從原始光譜曲線來(lái)看，表面裂痕區(qū)域與表面完整區(qū)域的整體光譜走勢(shì)較為接近，但在部分特定波段上仍表現(xiàn)出明顯的反射率差異。其中，在若干關(guān)鍵波段處，表面完整區(qū)域的反射率數(shù)值明顯高于裂痕區(qū)域，說(shuō)明裂痕會(huì)對(duì)果皮結(jié)構(gòu)及其光學(xué)特性產(chǎn)生一定影響。

進(jìn)一步對(duì)光譜曲線進(jìn)行一階微分處理后可以更加清晰地觀察到差異特征。在900 nm 波段附近，表面完整區(qū)域的曲線峰值明顯高于表面裂痕區(qū)域，這表明在該波段下，完整果皮的反射率變化幅度更大，而裂痕區(qū)域由于組織結(jié)構(gòu)受損，其光譜響應(yīng)相對(duì)減弱。

此外，表面霉變區(qū)域的光譜曲線與前兩種狀態(tài)相比表現(xiàn)出更為顯著的差異。霉變導(dǎo)致果皮內(nèi)部成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，從而使其光譜特征發(fā)生明顯偏移，這也為利用高光譜技術(shù)識(shí)別砂糖橘表面霉變提供了可靠依據(jù)。

整體來(lái)看，不同表面狀態(tài)的砂糖橘在光譜特征上具有可區(qū)分性，為后續(xù)基于高光譜數(shù)據(jù)建立損傷與霉變識(shí)別模型提供了重要基礎(chǔ)。

奧譜天成自主研發(fā)的高光譜成像設(shè)備開(kāi)展砂糖橘損傷檢測(cè)研究。通過(guò)獲取砂糖橘表面不同區(qū)域的光譜信息，對(duì)完整、裂痕及霉變等狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)不同損傷狀態(tài)在特定波段具有一定差異特征。研究表明，奧譜天成高光譜設(shè)備能夠?qū)ι疤情俦砻鎿p傷情況進(jìn)行識(shí)別與分析，為砂糖橘品質(zhì)檢測(cè)提供了一種快速、無(wú)損的新技術(shù)手段，為水果分級(jí)分選和智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供了新的技術(shù)路徑。