基于高光譜成像技術的甘薯損傷檢測與分析

   甘薯是世界上一種重要的作物，在我國的甘薯種植面積與產量均為世界超前。甘薯富含淀粉、多種維生素、膳食纖維、蛋白質以及鈣、磷、鐵等無機鹽，具有延緩人體衰老等。然而甘薯的損傷問題是困擾著種植者與加工者的重要問題。甘薯的損傷主要包括病害等，具有損傷的甘薯會逐漸氧化腐爛，且會逐漸感染其他健康甘薯，造成嚴重的經濟損失。利用高光譜成像技術將有缺陷的甘薯從健康甘薯中區分出來，可以預防甘薯之間的交叉感染，提高甘薯品質。

                                                                                                             圖1 甘薯樣本圖

                                                                                                    圖2 采集流程

                                                   圖3 甘薯的光譜曲線（原始光譜、SNV預處理后的光譜與平均光譜）

分別采用MC-UVE、RF和SPA方法提取特征波長，如圖4所示。基于這三種方法提取出的特征波長分別建立PLS-DA和LDA模型，均取得了較好的分類結果。

其中RF-PLS-DA模型表現*好，總的判別準確率高達92.86%，健康、凍死、病害三類分別的判別準確率為97.14%，94.29%和87.14%。LDA分類模型的預測結果，

以三維散點圖的形式呈現在圖5中。

                                                                                                                              圖4 提取特征波長

                                                                         圖5 LDA模型的三維散點圖（MCUVE-LDA模型，RF-LDA模型和SPA-LDA模型）

                             結果表明：利用高光譜成像技術可以鑒別健康甘薯和病害甘薯，為甘薯的存儲與加工提供了理論依據，為提升甘薯產業的經濟效益提供幫助。