基于光學(xué)吸收和散射系數(shù)光譜的番茄成熟度分析方法研究

黃玉萍，王德鎮(zhèn)，周海燕，楊雨圖，陳坤杰

1. 南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院，江蘇 南京 210037 2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇 南京 210031

引 言

成熟度是評(píng)估番茄品質(zhì)最重要因素之一，隨著番茄成熟階段的遞進(jìn)，葉綠素含量的下降和番茄紅素含量的增加，使得果實(shí)顏色由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。因此，在判定番茄成熟方面，顏色是一個(gè)重要參數(shù)[1]。

目前，用于評(píng)估番茄成熟度的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括機(jī)器視覺(jué)、光譜分析技術(shù)、X射線技術(shù)、核磁共振技術(shù)等。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)僅適用于檢測(cè)樣品的外部品質(zhì)；而X射線和核磁共振技術(shù)由于儀器價(jià)格較高，檢測(cè)速度較慢等因素限制了其廣泛應(yīng)用。可見(jiàn)-近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)以其快速、無(wú)損和無(wú)需樣品制備等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于番茄品質(zhì)評(píng)估[2-3]。其主要根據(jù)比爾-朗伯定律(Beer-Lambertian Law)，通過(guò)樣品組分或物理特性的變化引起相應(yīng)光學(xué)特性的變化，進(jìn)而使得光譜特征也發(fā)生變化實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。然而，可見(jiàn)-近紅外光譜只表征光在樣品組織內(nèi)部被吸收和散射的總體結(jié)果，忽略了光子在樣品組織中的傳播信息，且由于番茄組織的混濁性與異質(zhì)性，光在番茄組織內(nèi)部的傳播不完全遵守比爾-朗伯定律，這將帶來(lái)較大的檢測(cè)誤差。另外，可見(jiàn)-近紅外光譜屬于特定區(qū)域測(cè)量，只能獲得番茄很小部分的組織信息，而番茄在成熟過(guò)程中，組織變化的不均勻性也將導(dǎo)致檢測(cè)誤差的增大。

光與生物組織間的相互作用主要取決于吸收和散射特性，它們分別與生物組織的化學(xué)成分和物理特性相關(guān)[4]。……