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第29卷第23期农业工程学报Vol.29No.23
2013年12月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringDec.2013247

基于高光谱漫透射成像整体检测番茄可溶性固形物含量

1,21,31,31,31,3※
张若宇，饶秀勤，高迎旺，胡栋，应义斌
（1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310058；2.石河子大学机械电气工程学院，石河子832000；
3.农业部设施农业装备与信息化重点实验室，杭州310058）

摘要：为了实现番茄可溶性固形物含量（solublesolidscontent，SSC）的有效检测，提出高光谱漫透射成像检测
方法，对比该成像方式下不同姿态（果脐端面姿态BS、赤道圆周3姿态C1、C2、C3以及组合姿态C1C2C3）的
检测效果。首先对采集的不同姿态光谱图像，通过剪裁消除图像边缘噪声。针对圆周赤道面姿态C1、C2和C3，
进行了拼接处理，获得组合姿态图像C1C2C3。其后对以上5种姿态图像进行单波段背景分割，获取目标区域，
并统计不同姿态下番茄漫透射平均光谱。最后利用漫透射光谱结合偏最小二乘回归（partialleastsquares，PLS）
方法，对番茄SSC分别在450～720、720～990、450～990nm3个波段进行定量分析。结果表明，组合姿态C1C2C3
在3个波段区域上整体检测效果优于单个姿态的检测效果，其模型验证集均方根误差（rootmeansquarederrorof

prediction，RMSEP）分别为0.299%、0.133%、0.151%；相关系数rp分别为0.42，0.89，0.90。说明利用高光谱漫
透射成像，获取组合姿态光谱图像，可以有效检测番茄SSC。
关键词：图像技术，光谱分析，果实，高光谱漫透射成像，成像姿态，番茄，可溶性固形物
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.23.034
中图分类号：TP751；S641.2文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-23-0247-07

张若宇，饶秀勤，高迎旺，等.基于高光谱漫透射成像整体检测番茄可溶性固形物含量[J].农业工程学报，2013，
29(23)：247－252.
ZhangRuoyu,RaoXiuqin,GaoYingwang,etal.Inspectionofsolublesolidcontentfortomatoesindifferentpositions
basedonhyperspectraldiffusetransmittanceimaging[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering
(TransactionsoftheCSAE),2013,29(23):247－252.(inChinesewithEnglishabstract)

深层信息，还可以避免其形状大小及果核的影响。
0引言
虽然近红外光谱能较好地表征果蔬内部品质信息，
番茄（LycopersicumesculentumMill.）因其营养但是这种信息是一维的。由于果蔬形状、大小各异,
丰富，又具药用价值[1]，深受人们喜爱，已成为世界内部成分和组织特征空间分布不同，而光纤探头检
第二大蔬菜消费品[2]。可溶性固形物含量是番茄制品测的部位很小，所以光谱表达的信息不全面，预测
品质评价的重要指标之一[3]，决定番茄制品的等级和模型缺乏稳健性[13]。
价格。传统的光电和视觉技术能够实现番茄的外部高光谱成像技术融合了图像和光谱技术，可同
颜色和缺陷识别，但难以有效检测可溶性固形物等时获取检测对象的空间和光谱信息，具有全波段连
内部品质[4-5]。近红外光谱分析技术作为一种无损检续光谱信息及识别目标对象不同化学组分的能力，
测技术已成功用于多种果蔬内部品质的检测，包括已被逐渐引入果蔬品质检测领域[14]：如对土豆含水
苹果[6]、脐橙[7]、土豆[8]、西瓜[9]和番茄[10-12]等。并率[15]，香蕉总糖、含水率、硬度[16]，雪花梨含糖量、
且上述研究表明，漫透射检测方式较反射和全透射含水率[17]等果蔬内部品质的检测。但前期研究发
检测方式更具优势。该检测方式不仅可以获取果蔬现，番茄表皮光亮，易形成表面亮斑，若反射成像，
采集的光谱图像亮斑现象明显，严重影响后续番茄
收稿日期：2013-08-13修订日期：2013-10-20内部品质的定量光谱和图像分析。高光谱全透射成
基金项目：国家自然基金项目（30825027），国家科技支撑项目
像可以获取果蔬深层次内部信息，但易受果核的影
（2011BAD20B12）
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