隨著人們生活水平的提高，人們對水果品質與安全標準的要求也越來越高。傳統水果品質的檢測方法對樣本破壞性強，且檢測速度慢。因此，為了提升水果內外品質檢測的準確性與速度，就可以使用高光譜成像儀。本文介紹了高光譜成像儀在水果內外品質快速無損檢測中的應用。

水果內外品質檢測的重要性：

我國是世界水果生產大國，根據《中國統計年鑒》2006年我國水果總產量已經達到17239.9 萬噸（包括瓜果類），水果產量世界第一，但我國不是水果生產強國，水果出口量只占總產量的2%左右，遠遠低于9%～10%的世界平均水平。造成水果出口難的主要原因之一就是未能嚴格按照出口標準對水果品質進行分級。

隨著科學技術的發展和人民生活水平的不斷提高，以及我國加入世界貿易組織，國際水果市場競爭日益加劇，消費者對水果品質的要求越來越高。消費者在挑選水果時從以往僅僅關心水果的外部品質，逐步轉向更加注重水果的內部品質。

國內外許多學者利用水果的電學特性、聲學特性、光學特性、聲波振動特性、太赫茲、核磁共振、X射線、電子鼻、機器視覺等技術對水果品質進行無損檢測。水果品質無損檢測是在不破壞被檢測水果的情況下，應用一定的檢測技術和分析方法對其外部品質和內部品質加以測定，并按一定的標準對其做出評價的過程。水果內部品質（成熟度、堅實度、可溶性固形物、水分等）用傳統的檢測方法進行測量費時、費力，且內部組織成分的測定需依靠破壞性檢測方法，受人工影響較大，這嚴重影響了對水果進行快速、無損、準確的評價。

因此，為了快速、無損、準確的對水果的內外品質進行檢測，推動水果行業的健康、持續發展，就可以使用高光譜成像技術。高光譜成像技術把二維成像和光譜技術融為一體，具有多波段、高分辨率和圖譜合一的優點特點。高光譜數據包含光譜和圖像信息，同時表征被測對象的外部特征和內部信息，實現果蔬品質的快速無損檢測。

高光譜成像儀在水果內外品質快速無損檢測中的應用：

目前水果的品質與安全主要是通過傳統的化學方法進行檢測的，化學方法是一種費時費力的破壞性檢測技術。隨著成像和光譜技術的快速發展，高光譜成像儀已經廣泛應用于水果品質與安全的快速無損檢測中。高光譜成像儀融合了傳統的成像技術和光譜技術的優點，獲取的高光譜圖像具有“圖譜合一”的特點，即同時含有圖像信息和光譜信息。圖像信息可以用來檢測水果的外部品質，而光譜信息則可以用來檢測它們的內部品質和安全性。

水果的內部品質是衡量水果營養價值的主要依據。一般來講，內部品質主要通過檢測水果的酸甜度、成熟度、淀粉含量、可溶性固形物含量以及水分含量等指標進行評估。傳統的檢測方法方法主要通過物理化學等具有破壞性的檢測手段進行測量，且檢驗結果只能代表同批次農產品的質量情況。高光譜成像技術實現了水果的化學成像，使得水果內部品質的快速無損檢測成為可能。

通過高光譜成像儀對水果樣本進行測量，從從模型樣本中提取到包括二維的圖像像素信息和第三維的波長信息的“三維”圖像塊。然后，建立多元分析模型，將提取的光譜數據與樣本屬性的測量值進行關聯，建立定量關系模型，從而就可以對水果樣本進行品質檢測與分級，并對水果品質做出有效評價。

外部品質是水果最重要的品質，水果的外部品質主要表現在其尺寸、紋理、顏色、形狀和表面損傷等方面，是消費者評價水果好壞的最直接依據。目前利用傳統的機器視覺技術，已經能夠對上述水果的大部分性質進行檢測，但是對于大部分特征不明顯的缺陷，例如輕微損傷、凍傷等，缺陷區域的外部信息和正常區域處的相似度較高，傳統的機器視覺技術很難識別。高光譜成像技術由于其的特殊性和優越性，近年來被越來越多的應用于農產品表面缺陷的檢測中。

高光譜成像儀結合了光譜技術和圖像處理技術的雙重優勢，既有光譜技術的優點：快速、高效、測量簡單方便、非破壞性分析、多組分同時測定、樣品不需預處理或預處理簡單、可實現實時分析，又融合了圖像技術的優點：可視化、直觀形象、再現性好、處理精度高、適用面寬、靈活性高。光譜技術和圖像處理技術的融合與交叉，使得光譜信息和圖像信息取得雙贏效果，都發揮出遠大于自身的功用。例如，可以先通過光譜分析方法選擇具有代表性的特征波長，再提取特征波長圖像的紋理等圖像信息進行更深入的分析；可以應用光譜分析方法定量測定樣本圖像每個像素點的化學成分含量和品質參數，再在圖像上進行空間維的顯示。

高光譜成像儀作為一種綠色環保的檢測技術，具有準確、無損、綠色與環保等特點，在水果品質檢測的研究中所建立的模型預測效果良好，在未來水果的品質無損檢測方向具有良好的應用前景。