果蔬的品质是其质量管控的一个重要衡量指标，也是果蔬品质安全控制的关键环节。传统的检测方法过程繁琐、耗时长，且对样本损害较大。为了快速、无损、定性定量的对果蔬的品质进行检测，就可以使用高光谱成像技术。本文介绍了高光谱成像仪在果蔬内外品质无损检测中的应用。
果蔬是生活中不可或缺的食物，它们可以提供人类所需的维生素、纤维素、无机盐和各种微量元素。果蔬的品质与安全一直是社会关注的热点问题。果蔬的外部品质主要根据它们的颜色、纹理、尺寸、形状和表面的缺陷进行评估，外部品质是它们最直观的品质特征，直接影响它们的市场价格和消费者的购买欲望；内部品质主要取决于它们的糖度、酸度、硬度、可溶性固形物含量、淀粉含量、水分和成熟度及其他营养元素的含量，内部品质是它们的价值的体现；品质安全主要通过对动物粪便等外来物污染、各种病害、品质劣变、细菌感染和农药残留进行检测评估，它关系到消费者的饮食安全和健康，是果蔬最为重要的品质特征。
目前果蔬的品质与安全主要是通过传统的化学方法进行检测的，化学方法是一种费时费力的破坏性检测技术。随着成像和光谱技术的快速发展，高光谱成像技术已经广泛应用于农产品品质与安全的快速无损检测中，大量的成功案例也已经证明了高光谱成像技术是食品和农产品品质与安全检测的科学有效工具。高光谱成像技术融合了传统的成像技术和光谱技术的优点，获取的高光谱图像具有“图谱合一”的特点，即同时含有图像信息和光谱信息。图像信息可以用来检测果蔬的外部品质，而光谱信息则可以用来检测它们的内部品质和安全性。
高光谱成像技术作为一种非侵入性、非接触式、非传统技术，高光谱成像技术提供了研究对象的空间信息和光谱信息。该技术基本特点是光谱分辨率高；光谱响应范围广、波段多而窄；“谱像合一”以及数据量大，信息丰富；数据描述模型多，分析灵活。这些特点决定了高光谱图像技术在食品内、外部品质检测的独特优势。由于图像数据能反映产品的外部特征，而光谱数据又可以对物体内部物理结构及化学成分进行分析，可以说高光谱成像技术是图像技术与光谱技术的完美结合。高光谱成像技术形成的数据可以用“三维数据块”来形象地描述，比传统机器视觉或光谱技术更可靠。其在果蔬品质检测中的应用如下：
1.对果蔬进行无损检测
传统果蔬品质检测方法对果蔬具有一定的损坏，而且需要花费的时间、人力、物力比较多，不能满足现代社会对果蔬质量检测的要求。硬度和可溶性固形物含量是决定果蔬成熟度和收获时节的重要内在指标。除此之外，重要的果蔬品质指标还包括口味、外观、香味和化学组成等。而基于高光谱成像技术的上述指标测定工作只需少量样本，并且可以实现相关品质指标的快速无损测定。检测人员只需要从模型样本中提取到包括二维的图像像素信息和第三维的波长信息的“三维”图像块。然后，建立多元分析模型，将提取的光谱数据与样本属性的测量值进行关联，建立定量关系模型，从而就可以对果蔬样本进行品质检测与分级，并对果蔬品质做出有效评价。
2.检测果蔬表面的污染物
据研究，检测人员用不同波段的光照射果蔬时，果蔬会对光产生散射、吸收、反射和透射等现象。研究表明，部分特定波段的光照射至果蔬内部时，通过透射和散射采集的光谱数据中会携带有丰富的食品内部成分信息。近年来，高光谱技术被应用于检测果蔬的损伤情况，应用高光谱成像的方法既能够实现无损检测，又能够快速准确获取样本的完整的图像信息和光谱信息。检测人员通过图像和光谱分析方法，检测果蔬的化学成分、物理结构和表面特征。在四百到一千纳米的可见光和近红外的光谱范围内，综合曝光时间、扫描速度和光谱校正等信息，检测人员可以采集到包括二维的图像像素信息和第三维的波长信息的“三维”图像块。由于高光谱数据具有多光谱通道、高光谱分辨率和连续光谱的特点，可分辨出极接近但不同波长下的两幅不同的图像，并可得到任意像素点的连续光谱曲线和不同物质的不同光谱曲线。这种技术利用正常区域的光谱值与损伤区域的光谱值在某些特定波长下，会存在比较大的差异性，能够实现对果蔬表面的无损检测。
3.检测果蔬表面农药残留
在实践中，农药残留检测技术比较丰富，传统的高精度检测过程对检测人员操作性要求比较高，且检测时间长，仅能用于实验室农药残留的精确分析和检测；化学检测方法一般是破坏性检测，有着消耗有机试剂、制样繁琐且检测成本高等不利特点。而高光谱成像检测能够达到高效实时与快速无损检测的目的。检测人员通过高光谱仪获得食品的高光谱图像，应用主成分分析方法对所获得的高光谱图像进行分析，并找出特征波长下的图像。检测人员利用图像处理技术来分析这些特征图像，可以检测出果蔬表面的农药残留含量。
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