高光谱成像技术对甘薯损伤检测与分析

基于高光谱成像技术的甘薯损伤检测与分析

   甘薯是世界上一种重要的作物，在我国的甘薯种植面积与产量均为世界超前。甘薯富含淀粉、多种维生素、膳食纤维、蛋白质以及钙、磷、铁等无机盐，具有延缓人体衰老等。然而甘薯的损伤问题是困扰着种植者与加工者的重要问题。甘薯的损伤主要包括病害等，具有损伤的甘薯会逐渐氧化腐烂，且会逐渐感染其他健康甘薯，造成严重的经济损失。利用高光谱成像技术将有缺陷的甘薯从健康甘薯中区分出来，可以预防甘薯之间的交叉感染，提高甘薯品质。

                                                                                                             图1 甘薯样本图

                                                                                                    图2 采集流程

                                                   图3 甘薯的光谱曲线（原始光谱、SNV预处理后的光谱与平均光谱）

分别采用MC-UVE、RF和SPA方法提取特征波长，如图4所示。基于这三种方法提取出的特征波长分别建立PLS-DA和LDA模型，均取得了较好的分类结果。

其中RF-PLS-DA模型表现*好，总的判别准确率高达92.86%，健康、冻死、病害三类分别的判别准确率为97.14%，94.29%和87.14%。LDA分类模型的预测结果，

以三维散点图的形式呈现在图5中。

                                                                                                                              图4 提取特征波长

                                                                         图5 LDA模型的三维散点图（MCUVE-LDA模型，RF-LDA模型和SPA-LDA模型）

                             结果表明：利用高光谱成像技术可以鉴别健康甘薯和病害甘薯，为甘薯的存储与加工提供了理论依据，为提升甘薯产业的经济效益提供帮助。