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无损检测脐橙表面农药残留:高光谱成像技术应用

来源:赛斯拜克 发表时间:2024-01-09 浏览量:590 作者:

​摘要 本文探讨了高光谱成像技术在900~1700 nm近红外波段内,用于监测脐橙表面不同浓度农药(恶霜密铜菌酯)残留随时间变化(0, 4和20天)的潜力。实验结果表明,该技术能够有效识别较高浓度的农药残留,并通过主成分分析(PCA)显著降低数据量,为在线农药残留检测提供了可能。

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材料与方法


 实验设计


本研究采用广州某批发市场购买的赣南脐橙。将38%恶霜密铜菌酯农药稀释成不同浓度(1:20, 1:100, 1:1000),分别施加于洗净的脐橙表面,并放置不同时间后进行高光谱成像。


高光谱成像系统


使用覆盖900~1700 nm波段的fs-15光谱仪,结合CCD相机和两个150W光纤卤素灯构成的近红外光源进行图像采集。通过线扫描方式和运动平台获取整个样品的高光谱成像数据。

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结果与讨论


光谱数据分析


通过软件从脐橙图像中选取感兴趣区域(ROI),提取并计算平均光谱数据。正常果和处理果的平均光谱曲线对比显示,处理果在1000 nm波段有明显吸收峰。

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图像识别与分析


利用PCA处理原始数据,获得8个特征波长,并基于此进行第二次PCA处理,生成PC-2图像。结合掩模算法和简单图像处理技术,成功识别出农药残留区域。

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结论


1. 高光谱成像技术能够有效识别各个时间段较高浓度的农药残留。

   

2. 对原始数据进行PCA处理,筛选出8个特征波长(930, 980, 1100, 1210, 1300, 1400, 1620和1680 nm),简化了模型,减少了计算量。


3. 未来研究应增加样品数量以验证结论的可靠性,并基于筛选的特征波长进一步开发在线农药残留检测方案。


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