高光譜成像儀在魚肉品質無損檢測中的應用

魚肉作為一種營養豐富的健康食品，它能提供優質蛋白質、不飽和脂肪酸、維生素和礦物質，因而是人們日常生活及肉品工業中不可或缺的原料。由于魚肉水分含量高，很容易在微生物和酶的作用下變質，因此實現魚肉品質的實時監測和安全檢測很重要。本文介紹了高光譜成像儀在魚肉品質無損檢測中的應用。

魚肉品質傳統檢測方法：

根據國內外的研究成果，魚肉品質檢測的常規方法有很多種，目前許多都涉及生物化學、生理、物理、化學和一系列微生物特性。

1.感官評價

感官評價主要是專門的感官人員通過嗅覺、視覺、味覺、觸覺和聽覺對魚肉、魚體的肉色、嫩度、氣味、花紋、質地等基本參數指標及其特征來進行判斷的一種方法。質量指數方法=和歐盟方法=是當下最常用到的兩種感官評價方法。雖然感官評價法能簡潔快速得出結論，且不需要儀器的輔助，但是由于它主要是依靠經驗為主的檢測，受到檢驗人員主觀性和片面性的限制，且對于水產品腐敗初期和微生物的分解產物難以得出正確結論，要準確判定水產品的鮮度通常還需要輔以實驗室檢測。

2.物理指標評價

滴水損失法是新鮮肉類系水力常規測試方法，這種方法是從零售肉出現水分滲出現象發展而來的，簡單易行。指的是肌肉在冷藏條件下不施加任何外力只受重力作用的懸掛一定時間，肌肉蛋白質系統的液體損失值與最初重量的比值。肌肉水分損失越小，系水力越好。雖然這種方法結果可靠且操作簡單，但是檢測時間過長而無法保證數據實時性，不能滿足實時快速在線的檢測要求。

3.化學評價

化學指標評價是通過化學分析的方法檢測魚體與新鮮度相關的化學物質的含量。這些化學指標主要為：揮發性鹽基氮、K值和三甲胺等。這些化學指標都能在一定程度上反應魚的新鮮度，但是魚死后的體內的生理變化相當復雜，僅僅通過一個指標來評價其鮮度是不全面、不科學的，需要綜合多個指標進行評價。然而，化學實驗操作復雜耗時長，容易延誤鮮度評價時間，不能實現快速檢測。

以上傳統的品質檢測方法破壞樣本、操作繁瑣、且耗時，不能滿足現代數字漁業快速、無損、實時的發展要求。因此，為了快速、無損的檢測魚肉的品質，就可以使用高光譜成像儀。

高光譜成像儀在魚肉品質無損檢測中的應用：

高光譜成像技術是新興的、快速、無損的檢測技術，將傳統的光譜分析與機器視覺有機地結合在一起，可以同時獲得圖像上每個像素點的連續光譜信息和每個光譜波段，的連續圖像信息，其光譜信息能反映樣本的化學成分和組織結構，圖像信息能反映樣本的空間分布、外部屬性和幾何結構。因此高光譜圖像能對樣本的多方面物理、化學信息進行空間維的可視化表達。與多光譜成像相比，高光譜成像儀器可以在很窄的光譜波段內連續采集圖像，有很高的光譜分辨率，通常精度可達到2-3nm，能得到上百條波段的連續圖像，以充分反映樣本光譜信息的細微變化。高光譜圖像是一系列光波波長的光學圖像組成的圖像塊，應用較多的光譜波段是可見光（400-780nm）和近紅外光（780-2500nm）波段。高光譜成像技術結合了光譜技術和圖像處理技術的雙重優勢，既有光譜技術的優點：快速、高效、測量簡單方便、非破壞性分析、多組分同時測定、樣品不需預處理或預處理簡單、可實現實時分析，又融合了圖像技術的優點：可視化、直觀形象、再現性好、處理精度高、適用面寬、靈活性高。光譜技術和圖像處理技術的融合與交叉，使得光譜信息和圖像信息取得雙贏效果，都發揮出遠大于自身的功用。例如，可以先通過光譜分析方法選擇具有代表性的特征波長，再提取特征波長圖像的紋理等圖像信息進行更深入的分析；可以應用光譜分析方法定量測定樣本圖像每個像素點的化學成分含量和品質參數，再在圖像上進行空間維的顯示。

高光譜成儀是一種將多種信息處理技術集于一身，將二維圖像技術及光譜技術相結合的高精度儀器。它是通過獲取待測樣本自身多種多樣的信息從而得到待測樣本在全波段范圍內的原始數據，再聯合樣品的多種組成成分，找到樣品在全波長范圍內的原始光譜數據與其所對應的各種理化指標的真實測定值之間的關聯，并通過分析來得出被測樣本所包含的主要的成分信息。這種能夠快速的檢測出被測樣本的內外部品質，并對保證產品不受損害。