[发明专利]一种基于气味光谱成像技术的轻微腐烂水果快速鉴别方法

说明书

本发明公开了一种基于气味光谱成像技术的轻微腐烂水果快速鉴别方法，包括：(1)根据水果气味特征，筛选m个卟啉或金属卟啉色敏型材料制作传感器阵列，并确定与水果气味响应的平衡时间，然后得到反应前后的传感器阵列；(2)利用高光谱成像系统采集传感器阵列高光谱图像，主元降维，优选n个特征波长；(3)设计多滤波片式的多光谱系统，获取n个特征波长图像，计算反应平衡前后的差值图像；(4)从得到的差值图像提取m个色敏点上m×n个特征变量，模式识别构建判别模型，对水果腐烂快速检测。本发明相对传统CCD或扫描仪获取的宽频谱彩色图像，多光谱图像更易捕捉独特气味分子与色敏材料作用后的光谱差异，提高了检测的精确度和灵敏度。

技术领域

本发明自主设计了n个特征单波长滤波片式多光谱系统，并引用创新型气味光谱成像技术来实现对水果腐烂的检测。

背景技术

不同成熟度的水果具有较为明显的气味特征，这种特征一般是通过人类的嗅觉感官来评判。但是感官评定很容易受到审评人员的经验、精神状态、性别、体质甚至地域环境等因素的影响，造成审评结果的偏差。而传统的理化检测方法耗时费力，不易实现实时检测。

目前在水果成熟度评价方面所采用的电子鼻系统大多是基于金属氧化物传感器阵列，但该技术在实际使用过程中存在着一定的缺陷。首先，金属氧化物传感器阵列易受温度、湿度的变化，容易产生基线漂移，引起测量误差，在使用过程中需严格控制周围的温、湿度，或者需进行温度、湿度补偿；其次，传感器阵列还原时间过长，不适合快速检测。

近年来，出现了一种新型的电子鼻传感器技术，该技术是利用挥发性成分与相关色敏感材料之间的化学反应引起颜色变化，主要是利用卟啉及其衍生物类化合物，因此该敏感材料有潜质用来实现对气味的检测，由色敏材料与挥发性有机气体反应前后的颜色变化对气体定性或定量分析，该材料可以克服金属氧化物传感器阵列易受温度、湿度变化的缺点，在长期的使用中，保持稳定的检测结果。

而且传统的电子鼻技术的检测机理都是利用普通CCD或扫描仪，获取与食品气味(即挥发性有机物)反应前后的两张图像，进行差值相减，得到差值图像。然而由于普通CCD或扫描仪最终得到的是一个彩色的RGB图像，它是由三个宽频波段(R、G和B)的图像复合而成，其频谱较宽，掩盖了气体分子与色敏材料反应后在特定波长下的光谱变化，所以传统的电子鼻技术在食品气味检测上的精度有待进一步提高，其应用就受到了一定的限制。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，并结合创新型电子鼻技术，本发明就提供了一种基于气味光谱成像技术的轻微腐烂水果快速鉴别方法，操作简单方便，且提高了检测的精确度和灵敏度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于气味光谱成像技术的轻微腐烂水果快速鉴别方法，包括以下步骤：

1)黑白板校正：用标准白板采集全白标定图像，将镜头盖盖上采集全黑标定图像；

2)根据水果气味特征，筛选色敏型材料制作传感器阵列：根据预实验色敏型材料、PH指示剂和水果中易挥发性成分的响应强度，筛选出若干个能代表该水果香气的卟啉或金属卟啉氧化物和PH指示剂，并将选择后的色敏型材料用毛细管滴涂到硅胶板上，制备出具有特异性的传感器阵列；

3)以反应时间为18min作为优化的时间节点，确定水果气味与传感器阵列响应的平衡时间，并根据平衡时间得到与水果气味反应前后的传感器阵列；

4)利用高光谱成像系统采集反应前后的传感器阵列高光谱图像，进行主元降维，优选n个特征波长；