马本学， 喻国威， 王文霞， 罗秀芝， 李玉洁， 李小占， 雷声渊

1. 石河子大学机械电气工程学院， 新疆 石河子 832003 2. 农业部西北农业装备重点实验室， 新疆 石河子 832003

引 言

西甜瓜(西瓜和甜瓜)[1]味甘多汁， 营养丰富， 深受广大消费者的青睐。 近年来虽然西甜瓜的产量和销量大幅增加， 但是其内部品质参差不齐， 难以辨别， 主要原因在于传统检测方法检测时间长， 成本高且为有损检测， 无法满足现代生产的需要。 随着光谱分析技术的快速发展， 近红外光谱分析(near-infrared spectroscopy， NIRS)和高光谱成像(hyperspectral imaging， HSI)[2-3]以快速、 绿色、 无损等优势广泛应用于西甜瓜内部品质无损检测中。 西甜瓜内部品质的评价指标主要包括可溶性固形物含量(soluble solids content, SSC)、 总可溶性固形物(total soluble solids， TSS)、 坚实度(firmness, FM)、 水分(moisture)、 总酸含量(total acid content, TAC)、 成熟度(maturity)等食用指标和类胡萝卜素(carotenoids)等营养指标[4]。

为跟踪国内外最新研究进展， 综述了近红外光谱分析和高光谱成像在西甜瓜内部品质无损检测中的应用； 同时， 简要介绍了近红外光谱分析和高光谱成像的技术特点和系统组成， 并归纳了常用的光谱信息解析方法； 最后， 从技术难点和实际应用两方面综合分析了光谱分析技术在西甜瓜内部品质无损检测中的发展趋势。

1 光谱分析技术简介

1.1 近红外光谱分析技术

近红外光(near-infrared, NIR)是人们最早发现的非可见光区域， 它的波长范围为780～2 526 nm， 波数范围为12 500～4 000 cm-1。 近红外光谱属于分子振动光谱， 利用分子含氢基团(C—H， O—H 和N—H等)的倍频与合频的吸收特性来获取复杂的光谱信息。 典型的近红外光谱分析系统一般由光源、 光谱仪、 载物台、 光纤、 计算机等部分组成， 如图1所示。……