使用高光谱成像系统FS20系列研究番茄果实熟度

目前对番茄果实熟度的研究还很有限,缺少统一的评定标准。本文使用高光谱成像系统FS20系列研究番茄果实的熟度。

番茄果实的结构特征

番茄果实的结构特征是由外皮、种子、果肉三部分组成的。外皮是番茄果实的主要成分，含有大量的纤维素和水分。果肉是由种子和外皮所形成的，含有大量的蛋白质、糖类和水分。

高光谱成像原理

高光谱成像原理是利用不同波长的光照射物体表面时，物体表面反射的光强度随波长的不同而不同。因此，通过对反射光强度的测量，就可以得到物体的光谱成分。

高光谱成像技术能够准确地分析材料的化学组成和构造，主要应用于火焰传感、燃气检测、食品安全检测、环境监测等方面。

番茄果实熟度的影响因素

番茄果实熟度受多种因素的影响,其中气候条件、土壤条件、种植深度、施肥量、人工除虫等因素均有影响。

1.气候条件对番茄果实熟度的影响 

番茄是一种耐寒耐热的植物,适应性强,在不同的气候条件下生长均表现出良好的生长性能。但是,番茄的成熟期却会受到气候条件的影响。例如,在高海拔地区,由于气温低、日照少,番茄的成熟期会相对延长;而在低海拔地区,由于气温高、日照多,番茄的成熟期会相对缩短。

2. 土壤条件对番茄果实熟度的影响 

番茄是一个强心剂,其果实中含有丰富的β-胡萝卜素。而β-胡萝卜素是一个很好的心血管保健剂。所以,我们要根据番茄作为食用作物来考虑番茄果实的成熟度。正是由于这个原因,不同的土壤条件也会对番茄果实的成熟度产生不同影响。例如,相对于具有相对较高PH值(7.5-8.5)的壤土,具有相对低PH 值(5.5-6.5) 的壤土会使番茄果实成熟度早一些; 相对于具有大量有机 matter 的壤土,具有少量有机 matter 的壤 土会使番 茄 果 实 成 熟 度 晚 一 些 。

3. 种植深度对番茄果实成熟度的影响 

不同的 种 植 深 度 也 会 对 番 茄 成 熟 度 产 生 影 响 。 例 如 , 番 花 芯 被 浇 量 大 , 成 熟 期 较 早 ; 番 花 芯 被 浇 量 小 , 成 熟 期 较 晚 。

高光谱成像系统FS20系列针对番茄果实熟度的研究

本研究基于高光谱成像系统FS20系列，分别对番茄果实的形态结构性状和组分含量性状以及综合表型性状进行检测，并研制了一种无损、快速的高通量番茄果实表型获取平台。采用高光谱成像系统获取番茄果实的光谱图像信息，然后首先通过对光谱图像进行分析，获取形态结构性状（纵径、横径、果形指数和重量），随之测量番茄果实颜色性状（L*、a *、b*、c*、b*和a*/b*）、和组分含量表型性状（硬度、SsC、番茄红素、可滴定酸、可溶性糖和 VC 值）。首先，通过高光谱成像系统拍摄番茄果实图像，利用图像处理的方法提取光谱图像的横径与纵径信息以此获取番茄果实的形态结构性状。其次， 提出划分成熟度的指标并定义阈值，对于确定番茄果实最佳采摘期以及果实运输、储存与保鲜具有重要的指导意义。最后，基于连续投影算法（SPA）挑选特征波长，构建番茄果实颜色和组分含量性状表型的偏最小二乘回归（PLSR）表型预测模型。

　　金标准选择的是否合适？ 在这个里边作者是 a/b 的方式作为成熟度测量的金标准，而 a/b 是通过光谱计算出来的这个标准，作为判断果实成熟度的标准是否合适？

高光谱相机特点

稳定优秀的数据

对所有的工业实时应用的领域来说，线阵推扫式的成像方式是高速获得稳定的数据的技术。高光谱相机在高速成像的同时，同一时间获得目标区域的所有光谱信息数据，保证每一个空间像素的光谱纯洁度。为客户提供更加真实准确的高光谱数据。

超高感光

高光谱相机采用高透光率的光学设计，把相机的聚光能力提升到了一个崭新的标准，并且只需要一个线光源就可满足设备需求。

极低的台间差

经过统一波长标定的高光谱相机每台设备都可产生相同的数据，方便安装和替换，无需返厂再次标定。标定后的图像数据即可实时处理也可替代应用于后期的数据处理。

支持多区域ROI

高光谱相机具有自定义波段选择(ROI)功能，在可以满足许多不同应用的需求同时，还可以具有前所未有的高速数据采集速度。

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