01
# 目標
本應(yīng)用說明探討了高光譜成像 (HSI) 技術(shù)如何改善食品質(zhì)量和安全檢測,特別是檢測咖啡豆中的污染物。本研究使用 Specim FX10、FX17 和 SWIR 相機,探索了 HSI 技術(shù)如何檢測異物和污染物,以確保食品加工的質(zhì)量和安全。
02
#食品質(zhì)量和安全挑戰(zhàn)概述
食品制造商在識別污染物(例如異物)以保持質(zhì)量標準方面面臨挑戰(zhàn)。檢測咖啡豆中的非咖啡物質(zhì)(例如木棍、貝殼和石頭)對于確保質(zhì)量和安全至關(guān)重要。
高光譜成像技術(shù)可以捕捉每個像素的光譜數(shù)據(jù),根據(jù)光譜特征區(qū)分咖啡豆和潛在污染物,從而實現(xiàn)詳細的污染物檢測。該技術(shù)的非破壞性是食品行業(yè)的一大優(yōu)勢,因為它可以在不損壞產(chǎn)品的情況下檢查產(chǎn)品。
03
#食品質(zhì)量檢測中的高光譜成像
在本研究中,測量了兩種咖啡豆和幾種污染物 使用Specim 的FX10、FX17 和 SWIR 高光譜相機,每臺相機都提供光譜范圍和分辨率:
Specim FX10
400-100納米
光譜分辨率:5.5nm
像素大?。杭s 0.176 毫米
Specim FX17
900-1700納米
光譜分辨率:8nm
像素大?。杭s 0.281 毫米
SWIR
1000-2500納米
光譜分辨率:12nm
像素大?。杭s 0.520 毫米
數(shù)據(jù)使用SpecimINSIGHT處理 , 是SpecimONE 數(shù)據(jù)處理平臺的一部分。
測試的污染物包括木棍、貝殼和石頭。記錄了每臺相機的光譜響應(yīng),以評估它們區(qū)分這些污染物和咖啡豆的有效性。
與傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)相比,高光譜成像的附加值顯而易見:
1.咖啡豆和污染物都經(jīng)過烘焙,因此顏色非常相似。因此,僅使用 RGB 相機無法區(qū)分它們。
2.咖啡豆和污染物的密度也相似,導(dǎo)致 X 射線成像無效。
3.然而,高光譜成像可以揭示材料的化學(xué)成分,使其成為該應(yīng)用方法。
04
#樣品測量和數(shù)據(jù)分析
Specim FX10 相機
Specim FX10 的光譜數(shù)據(jù)并未顯示出能夠可靠地將咖啡豆與污染物分離的特征,在光譜中觀察到的區(qū)分很小。
圖 2:咖啡豆和污染物的Specim FX10 光譜
正如預(yù)期的那樣,PLSDA 模型在從咖啡豆中分離污染物方面表現(xiàn)不佳。
圖3:基于FX10相關(guān)模型的 (橙色的是咖啡豆紫色的是污染物)預(yù)測
Specim FX17 相機
Specim FX17 捕捉到了更多光譜特征,尤其是在 1200、1430 和 1700 nm 左右。這些峰值與咖啡的光譜一致,增強了區(qū)分污染物的能力。
我們還強調(diào),可以使用適當?shù)念A(yù)處理技術(shù)來增強光譜差異。此外,可以定義僅覆蓋相關(guān)范圍的光譜感興趣區(qū)域 (ROI),這展示了 Specim FX 相機的另一個優(yōu)勢。
圖 5:預(yù)處理后Specim FX17 相關(guān)的污染物(紫色)和豆類(橙色)光譜。
建模結(jié)果顯示咖啡豆和污染物之間分離得很好。
圖6:基于Specim FX17相關(guān)模型的預(yù)測 (橙色的是咖啡豆紫色的是污染物)
SWIR相機
SWIR 相機展現(xiàn)出光譜特征。它涵蓋了 FX17 的光譜范圍,甚至超過,到達了 2500 nm。這一增加的范圍使該模型能夠包含更多與光譜標記,從而提高污染物檢測的準確性。
咖啡豆的 SWIR 光譜污染物的 SWIR 光譜
圖 7:咖啡豆和污染物的 SWIR 光譜
圖8:基于Specim SWIR相關(guān)模型的預(yù)測 (橙色的是咖啡豆紫色的是污染物)
05
# 結(jié)論
根據(jù)結(jié)果,Specim FX17 和 SWIR 相機均能有效識別污染物,但 SWIR 的準確度略高。然而,考慮到成本效益和與SpecimONE的兼容性,我們推薦使用 Specim FX17 相機來檢測咖啡加工過程中的污染物。
Specim FX10 模型
Specim FX17 模型
SWIR模型
在食品加工中應(yīng)用高光譜成像可以提高產(chǎn)品安全性、減少浪費、提高質(zhì)量控制標準,為制造商提供檢測污染物和確保最高質(zhì)量標準的可靠工具。
以象科技由西安光機所光學(xué)博士團隊,行業(yè)資深專家,光譜軟件算法團隊,光學(xué)應(yīng)用博士等相關(guān)人員共同發(fā)起成立的科技型公司,目前投產(chǎn)市場可見光、近紅外、短波中紅外高光譜相機,實現(xiàn)國產(chǎn)化,突破進口技術(shù)壁壘,打破進口短波紅外高光譜相機的技術(shù)限制。
以象科技是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的科技型公司。目前經(jīng)營產(chǎn)品有激光共聚焦,激光散斑血流成像儀,光譜儀,高光譜相機等光學(xué)產(chǎn)品。研發(fā)中心設(shè)立于西安,銷售網(wǎng)絡(luò)、完善售后服務(wù)機構(gòu)設(shè)立覆蓋全國。
以象科技作為一家由西安光機所光學(xué)博士團隊、行業(yè)資深專家、光譜軟件算法團隊以及光學(xué)應(yīng)用博士等多元專業(yè)力量共同發(fā)起創(chuàng)立的科技型企業(yè),在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出了非凡的潛力與強勁的實力,正逐步成為行業(yè)內(nèi)的一顆璀璨新星。
其團隊成員憑借深厚的學(xué)術(shù)造詣與豐富的實踐經(jīng)驗,構(gòu)建起了一座堅實的技術(shù)堡壘。西安光機所光學(xué)博士團隊深入鉆研光學(xué)核心原理,在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計、優(yōu)化以及創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力,致力于打造出具有性能與高精度的光學(xué)基礎(chǔ)架構(gòu)。行業(yè)資深專家則猶如敏銳的市場領(lǐng)航員,他們憑借對行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的精準把握以及對市場需求變化的前瞻性洞察,為公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略布局指明方向,確保每一款產(chǎn)品都能精準對接市場痛點,在激烈的市場競爭中脫穎而出。光學(xué)應(yīng)用博士則專注于探索光學(xué)技術(shù)在各個實際領(lǐng)域的落地應(yīng)用,他們深入挖掘產(chǎn)品在不同場景下的潛在用途,從生物醫(yī)學(xué)到工業(yè)制造,從環(huán)境監(jiān)測到農(nóng)業(yè)科技,不斷拓展產(chǎn)品的應(yīng)用邊界,讓光學(xué)技術(shù)真正造福于人類社會的各個角落。
在產(chǎn)品層面,以象科技目前已成功投產(chǎn)并推向市場的可見光、近紅外、短波中紅外高光譜相機,無疑是其技術(shù)實力的集中體現(xiàn)。這不僅為國內(nèi)相關(guān)行業(yè)提供了更為可靠、性價比更高的光學(xué)設(shè)備選擇,還在一定程度上推動了我國光學(xué)技術(shù)自主創(chuàng)新的進程,提升了我國在全球光學(xué)產(chǎn)業(yè)價值鏈中的地位。
此外,公司經(jīng)營的激光共聚焦、激光散斑血流成像儀、光譜儀等光學(xué)產(chǎn)品,也均在各自的領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出了優(yōu)勢與性能。激光共聚焦以其超高的分辨率和清晰的成像效果,在生物醫(yī)學(xué)微觀成像領(lǐng)域成為科研人員探索生命奧秘的得力助手;激光散斑血流成像儀能夠精準地監(jiān)測微循環(huán)血流變化,為醫(yī)學(xué)臨床診斷和疾病研究提供了重要的參考依據(jù);光譜儀則憑借其對物質(zhì)光譜特性的精確分析能力,在材料成分分析、環(huán)境污染物監(jiān)測以及食品安全檢測等領(lǐng)域發(fā)揮著的作用。
以象科技秉持著集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈運營模式,展現(xiàn)出了強大的綜合實力與協(xié)同效應(yīng)。其研發(fā)中心坐落于西安這座充滿科技活力與創(chuàng)新氛圍的城市,依托當?shù)刎S富的科研資源與人才優(yōu)勢,持續(xù)不斷地投入大量資源進行技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新,為公司的產(chǎn)品迭代升級和技術(shù)突破提供了源源不斷的動力源泉。
與此同時,公司精心構(gòu)建的銷售網(wǎng)絡(luò)如同一張緊密交織的大網(wǎng),全面覆蓋全國各個地區(qū),確保了產(chǎn)品能夠快速、高效地觸達每一位客戶手中。而完善的售后服務(wù)機構(gòu)則像是一位貼心的守護者,隨時為客戶提供、多層次的技術(shù)支持與售后服務(wù)保障,讓客戶在使用產(chǎn)品的過程中無后顧之憂,進一步增強了客戶對公司品牌的信任度與忠誠度。
以象科技憑借其團隊、創(chuàng)新的產(chǎn)品以及完善的運營模式,在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正穩(wěn)步前行,未來有望在國內(nèi)乃至全球市場上取得更為輝煌的成就,為推動光學(xué)科技的進步與應(yīng)用普及做出更多貢獻。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。