基于高光谱成像结合波段比和改进分水岭分割算法的草莓早期损伤检测

摘要

为解决成熟草莓在采摘运输过程中存在的早期损伤难以快速检测的问题，保障草莓的商业价值和食品安全，本研究提出一种基于高光谱成像技术的新方法，结合波段比和改进的分水岭分割算法，实现对草莓早期损伤的无损检测。在Vis-NIR（480.19～1 015.63 nm）、Vis（480.19～780.0 nm）和NIR（780.0～1 015.63 nm） 3个光谱范围内进行主成分聚类分析，并通过主成分载荷图选定特征波长。此外生成对应的主成分图像和波段比图像，并采用改进的分水岭分割算法进行草莓损伤区域的分割。结果表明：1)在Vis-NIR和NIR光谱范围内，沿PC1的方向可以有效区分不同损伤部位的草莓。2)在波段比图像效果比较中，Q_{758.64/1 015.63}波段比图像在增强损伤对比度方面效果表现最佳，因此被选为最适合后续分析的波段比。3)改进的分水岭分割算法相较于传统的分水岭分割算法和改进的大津法，对损伤区域的分割效果更好，总体检测准确率达到95.5%，表明该方法在检测草莓早期损伤方面具有可靠性和有效性。综上，通过高光谱成像技术与改进的分水岭分割算法结合对草莓的早期损伤进行快速无损检测具有一定可行性，为草莓品质保障和食品安全提供了理论和技术支持。

关键词

高光谱成像 / 损伤检测 / 波段比 / 改进的分水岭分割算法 / 草莓