从近年来近红外光高光谱成像(HSI)技术在检测领域的发展情况来看，近红外光HSI技术作为无损、快速、精度高的检测新方法已经被众多研究学者所重视。由于HSI技术集成了光谱和图像检测的技术特点，在农产品无损、多特征检测的研究应用正蓬勃兴起。

近年来研究者所报道的文献中各作者纷纷对待检测含量较高的样本物质进行了研究，如水分、含糖量、酸度等，以及探伤检测致力于痕量分析的研究却鲜有报道。

本节使用短波近红外光高光谱法结合BP人工神经网络检测水晶皇冠梨表面微量农药残留量，旨在探索近红外光高光谱技术在蔬果痕量农药残留无损检测中应用的可行性。

4.4.1样本制备及高光谱采集

1．样本制备

农药炔螨特标准物质(标准值为1.00mg/mL，以乙腈为溶剂)购白中国计量科学研究院，根据中华人民共和国农业行业标准：NY 1500.41.3～1500.41.6-2009、NY 1500.50～1500.92-2009规定，炔螨特最大残留量为5mg/ kg。使用标准物质在浓度范围2～20mg/kg配制20个样本，浓度分布见表4-2。

农药毒死蜱标准物质(标准值1.01mg/ ml，以甲醇为溶剂)同样购自中国计量科学研究院，根据中华人民共和国农业行业标准：NY 1500.41.3～1500.41.6-2009，NY 1500.50～1500.92-2009规定，毒死蜱最大残留量为1 mg/kg。使用标准物质在浓度范围0.03～6mg/kg配制26个样本，浓度分布见表4-1，随机选择1号、号、5号、8号、9号、11号、16号、17号、19号、20号、21号、22号、24号、25号、26号作为校正集，2号、6号、15号、18号、23号作二预测集。

分别用移液枪取每种浓度的农药样本150V和100 uL滴在购买的无公害水晶皇冠梨表面，如图4-10所示，放置8h后进行数据采集。在每/水晶皇冠梨样本表面都滴有150uL和100uL的农业标准规定的最大残留量农药样本与其他浓度农药样品进行比对。

图4-10水品皇冠梨样本制备

2. HSI数据采集

HSI数据采集使用北京卓立汉光仪器有限公司HyperSIS-NIR近红外光增强型HSI系统。

该系统主要由高光谱成像仪、CCD相机、光源、暗箱、计算机组成，如图4-11所示。

图4-11北京卓立汉光仪器有限公司HyperSIS-NlR HSI系统

光谱扫描范围：835.4678-1648.3568 nm,光谱分辨率为6.31nm扫描速度：60图像/s，焦平面阵列为320×256曝光时间0.03s，传送带的传输速度为2.35 mm/s。

高光谱图像数据的采集使用spectraSENS高光谱软件，HSI数据分析软件使用ENVI 4.7、MATLAB 7.7和OPUS 6.5。

在采集高光谱图像数据之前，为了克服光强分布弱的波段存在的图像噪声和暗电流的影响，首先扫描标准白板采集反射率为100％的全白标定图像Uwhiie，然后盖上摄像头盖采集反射率为。的全黑标定图像Ddark，进行黑白标定后再进行样本光谱图像Dsample的采集，由此可根据式(4-1)得到黑白标定后的相对样本光谱图像的感兴趣像素区域c 或波段i处的反射率R:

4.4.2光谱特征提取

采集HSI数据之后，根据特征波段灰度图中明显可见的滴有农药样本的区域，以面积为80个像素的椭圆形提取感兴趣区域，如图4-12所示。另外，在没有滴农药的皇冠梨表面区域，可以用同样的方法提取农药含量为0mg/kg的光谱曲线。

图4-12感兴趣区域的光谱信息提取

提取到感兴趣区域的波谱数据后，对数据进行21点平滑和SNV处理，处理后的谱图如图4～13所示。

根据OPUS6.5软件分析得出的波段贡献率，进行特征波段的选择：毒死蝉农药残留样本特征波段选择为1323.2012～1406.0840cm-1；炔螨特农药残留样本特征波段选择为1313.6378-1453.9010cm-1和1479.4034～1552.7228cm-1。

相关链接：基于近红外光谱的萝卜农药残留(毒死蜱)检测方法研究

文章来源：《多光谱食品品质检测技术与信息处理研究》

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