第36卷，第11期 2016年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 11 pp3643-3650
November,2016
粮油品质安全高光谱成像检测技术的研究进展
于宏威，王强，刘丽，石爱民，胡晖，刘红芝
中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工综合性重点实验室，北京100193
摘要粮油品质安全至关人类营养健康与生命安全。常规检测粮油品质安全方法，由于操作困难、破坏性强、费用高、试剂污染等缺点，不能满足快速无损，高效无污染的要求，难以与工业4.0接轨，整合光谱和图像手段的高光谱成像技术，伴随若化学计量学的发展，突破了常规检测方法局限性，是粮油品质安全检测技术的发展趋势，在大量文献的基础上，综述了高光谱成像技术原理，以及在品质方面（组分测定、发芽检测、品种分类)和安全方面(真菌检测、虫害检测)的研究进展，特别分析了高光谱成像技术检测粮油品质安全的应用光谱范围、化学计量学方法、仪器设备和模型准确性，指出了现阶段在粮油品质安全检测中存在的
主要问间题，并对今后的研究方间和重点进行了展望，以期推动高光谱成像技术在粮油领域的应用发展关键词高光谱成像技术；根油；品质；安全：化学计量学
中图分类号：S126；TP391.4
引言
文献标识码：A
民以食为天，食以粮为先。粮油品质安全至关人类营养健康与生命安全，因此粮油品质安全检测技术一直是农业领域重要研究方间，现阶段我国粮油品质安全检测主要依靠人工分抹、传统成像的定性分析以及化学测定的定量分析。人工分栋费时费力，导致粮油产品缺乏竞争力，传统成像RGB 合成图片申含有显假信息，易造成信息的错判和误判。化学测定包括了薄层析法，气相色谱法和高效液相色谱法等，破环粮油作物，操作困难，费用高，试剂污染环境。整合光谱和图像手段的高光谱成像技术，伴随着化学计量学的发展，以其巨大的优势已经广泛应用于粮油作物的快速无损检测中。
高光谱图像是由一系列连续波段图像组成的三维图像数据，既具有某个特定波长下的图像信息，又有针对XY平面内某个特定像素的光谱信息[1-2]。图像信息即空间像素点的位置，每个像素点中又包含了全波段的光谱信息，光谱信息是粮油作物中的分子从基态回高能级跃迁时，含氢基团振动的倍频吸收和合频吸收所产生[3]，光谱分辨率通常可达到2 ～3nm。粮油作物中不同基团产生的光谱吸收峰的位置和强度都有明显差异，并随着基团组成及含量变化其光谱特征也相应的发生变化，故可以通过高光谱成像仪测定空间和光谱
收稿日期：2015-04-13，修订日期：2015-08-20
DOI: 10. 3964/i. issn. 10000593(2016)11364308
数据，并结合化学计量学方法，定性或定量测定粮油作物的信息4，
目前已有李江波、彭彦昆[]和张保华[6]等学者综述了高光谱成像技术在农产品、畜产品和果麓中的应用研究，但缺少对粮油品质安全的应用报道。本文以粮油相关词语和高光谱成像技术为主题词，通过WebofScience，ScienceDirect， CNKI和谷歌学术等数据库对国内外相关文献和专利进行搜索，并检索到62篇文献和9项专利，其中2010年一2014年五年内检索到论文和专利数占息数的78%。经对论文专利分类后，发现高光谱成像技术在粮油研究主要集中在品质和安全两大方面，在检索文献的基础上，综述高光谱成像技术的原理和应用，并综合分析了该技术检测粮油品质安全的应用光谱范围、化学计量学、仪器设备和模型准确性，指出了现阶段在粮油品质安全检测中存在的主要问题，并对今后的研究方向和重点进行展望。
高光谱成像技术的原理高光谱成像系统的主要构成
1.1
图1展示了典型高光谱成像设备的组成（1：图像单元； 2：照明单元；3：电脑控制单元；4：样品输送单元)和传统化学方法的缺点。图像单元是高光谱系统的核心元件，与人眼作用相同，具有成像功能，由标准变焦镜头、面阵相机（A）
基金项目：国家科技支持计划课题(2012BAD29B03)和中国农业科学院科技创新工程项目(CAAS-ASTIP-201X-IAPPST)资助
作者简介：于宏威，1991年生，中国农业科学院农产品加工研究所硕士研究生
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