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當前位置:浙江以象科技有限公司>>技術文章>>使用高光譜成像檢測咖啡豆中的污染物
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# 目標
本應用說明探討了高光譜成像 (HSI) 技術如何改善食品質量和安全檢測,,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 技術如何檢測異物和污染物,,以確保食品加工的質量和安全。
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#食品質量和安全挑戰(zhàn)概述
食品制造商在識別污染物(例如異物)以保持質量標準方面面臨挑戰(zhàn),。檢測咖啡豆中的非咖啡物質(例如木棍,、貝殼和石頭)對于確保質量和安全至關重要。
高光譜成像技術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,。
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#食品質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
像素大小:約 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,,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成分,使其成為該應用方法,。
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#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相關模型的 (橙色的是咖啡豆紫色的是污染物)預測
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,可以使用適當?shù)念A處理技術來增強光譜差異,。此外,,可以定義僅覆蓋相關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:預處理后Specim FX17 相關的污染物(紫色)和豆類(橙色)光譜,。
建模結果顯示咖啡豆和污染物之間分離得很好,。
圖6:基于Specim FX17相關模型的預測 (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相關模型的預測 (橙色的是咖啡豆紫色的是污染物)
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# 結論
根據(jù)結果,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
在食品加工中應用高光譜成像可以提高產(chǎn)品安全性、減少浪費,、提高質量控制標準,,為制造商提供檢測污染物和確保最高質量標準的可靠工具。
以象科技由西安光機所光學博士團隊,,行業(yè)資深專家,,光譜軟件算法團隊,光學應用博士等相關人員共同發(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,,突破進口技術壁壘,打破進口短波紅外高光譜相機的技術限制,。
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,,高光譜相機等光學產(chǎn)品,。研發(fā)中心設立于西安,銷售網(wǎng)絡,、完善售后服務機構設立覆蓋全國,。
以象科技作為一家由西安光機所光學博士團隊、行業(yè)資深專家、光譜軟件算法團隊以及光學應用博士等多元專業(yè)力量共同發(fā)起創(chuàng)立的科技型企業(yè),,在光學技術領域展現(xiàn)出了非凡的潛力與強勁的實力,,正逐步成為行業(yè)內的一顆璀璨新星。
其團隊成員憑借深厚的學術造詣與豐富的實踐經(jīng)驗,,構建起了一座堅實的技術堡壘,。西安光機所光學博士團隊深入鉆研光學核心原理,在光學系統(tǒng)的設計,、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基礎架構。行業(yè)資深專家則猶如敏銳的市場領航員,,他們憑借對行業(yè)發(fā)展脈絡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,。光學應用博士則專注于探索光學技術在各個實際領域的落地應用,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)品的應用邊界,,讓光學技術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,無疑是其技術實力的集中體現(xiàn),。這不僅為國內相關行業(yè)提供了更為可靠,、性價比更高的光學設備選擇,還在一定程度上推動了我國光學技術自主創(chuàng)新的進程,,提升了我國在全球光學產(chǎn)業(yè)價值鏈中的地位,。
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與此同時,,公司精心構建的銷售網(wǎng)絡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。而完善的售后服務機構則像是一位貼心的守護者,,隨時為客戶提供,、多層次的技術支持與售后服務保障,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,,在光學技術領域正穩(wěn)步前行,,未來有望在國內乃至全球市場上取得更為輝煌的成就,為推動光學科技的進步與應用普及做出更多貢獻,。
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