什么是近紅外高光譜成像技術(shù)？

近紅外高光譜成像技術(shù)是一種無損、非接觸的光譜成像技術(shù)，能夠?qū)ξ矬w表面進(jìn)行高精度的光譜分析和成像。

為什么近紅外高光譜成像技術(shù)能夠檢測(cè)釀酒葡萄果皮中花色苷含量？

近紅外高光譜成像技術(shù)可以通過對(duì)釀酒葡萄果皮樣本的光譜分析，精確地測(cè)量其花色苷含量，因?yàn)榛ㄉ赵诮t外波段有明顯的吸收譜線。

釀酒葡萄果皮中花色苷對(duì)于釀造紅酒的重要性

釀酒葡萄果皮中花色苷是釀造紅酒的主要原料，它不僅決定了紅酒的酒體顏色和芳香，還直接影響了紅酒的口感和補(bǔ)償能力。因此，花色苷含量的測(cè)定對(duì)于釀造紅酒具有重要意義。

近紅外高光譜成像技術(shù)與傳統(tǒng)方法的對(duì)比

相對(duì)于傳統(tǒng)的化學(xué)檢測(cè)方法，近紅外高光譜成像技術(shù)具有非接觸、非破壞、高效和快速等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)樣本表面的高分辨率成像。

近紅外高光譜成像技術(shù)檢測(cè)釀酒葡萄果皮中花色苷含量研究案例

本研究應(yīng)用了900-1700nm的近紅外高光譜相機(jī)，可采用SINESPEC賽斯拜克技術(shù)有限公司產(chǎn)品SP150M進(jìn)行相關(guān)研究。短波近紅外高光譜相機(jī)，采集速度全譜段可達(dá)200FPS,被廣泛應(yīng)用于成分識(shí)別，物質(zhì)鑒別，機(jī)器視覺，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，屏幕檢測(cè)等領(lǐng)域。

花色苷是葡萄與葡萄酒酒中一類重要的酚類化合物，主要存在于葡萄漿果表皮下3～4層細(xì)胞的液泡里。是決定葡萄酒感官質(zhì)量的重要因素，也是紅葡萄酒耐儲(chǔ)存的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的化學(xué)檢測(cè)法會(huì)破壞檢測(cè)對(duì)象，難以實(shí)現(xiàn)快速、大樣本量的檢測(cè)。而國(guó)內(nèi)外針對(duì)釀酒葡萄果實(shí)中花色苷含量的快速檢測(cè)的研究還較少。近年來，高光譜成像技術(shù)作為一種無損檢測(cè)方法引起了廣泛的關(guān)注，與傳統(tǒng)近紅外光譜技術(shù)相比，高光譜成像技術(shù)顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。使用近紅外光譜技術(shù)時(shí)，每次僅可以得到某一個(gè)或幾個(gè)點(diǎn)的光譜信息，在選擇點(diǎn)的位置和數(shù)量方面會(huì)有較大的隨機(jī)性和片面性。而高光譜圖像技術(shù)可以獲取到被分析物的圖像，不僅提供了更加豐富的信息，在光譜數(shù)據(jù)處理方面也提供了更加合理和有效的分析方法。在利用高光譜成像技術(shù)結(jié)合偏最小二乘方法建模的過程中，隨著對(duì)PLS方法研究的深入，發(fā)現(xiàn)通過特定方法篩選特征波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)間可能會(huì)得到更好的定量校正模型。

本實(shí)驗(yàn)基于931～1700 nm近紅外波段高光譜成像系統(tǒng)獲取葡萄漿果的高光譜圖像，利用連續(xù)投影算法SPA 進(jìn)行波長(zhǎng)變量選擇，最終從236個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)中優(yōu)選出20個(gè)光譜變量，采用不同的建模方法建立葡萄果皮中花色苷含量的預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明：

連續(xù)投影算法SPA不僅能夠有效選出特征光譜變量，簡(jiǎn)化校正模型和縮短校正時(shí)間，且提高了模型的預(yù)測(cè)精度，是一種有效實(shí)用的光譜變量選擇方法。

在PLS、SPA-MLR、SPA-BPNN和SPA-PLS這4個(gè)預(yù)測(cè)模型中，以SPA-PLS模型的預(yù)測(cè)效果最好，其預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)R。和預(yù)測(cè)RMSEP分別為0.9000和0.5506，保持得了較好的預(yù)測(cè)結(jié)果。因此，釀酒葡萄漿果的光譜數(shù)據(jù)與果皮中花色苷的含量相關(guān)性高，利用近紅外高光譜成像技術(shù)能夠有效檢測(cè)釀酒葡萄果皮中花色苷含量。

近紅外高光譜成像技術(shù)通過精準(zhǔn)測(cè)量釀酒葡萄果皮中的花色苷含量，為紅酒的酒體顏色、芳香和口感等方面的調(diào)整提供了依據(jù)，有助于提高釀造紅酒的質(zhì)量和可控性。在日常生產(chǎn)中，可以將近紅外高光譜成像技術(shù)應(yīng)用于快速檢測(cè)和分類釀酒葡萄原料，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的即時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。同時(shí)，還可以將近紅外高光譜成像技術(shù)與其他智能化技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)全程質(zhì)量控制和自動(dòng)化生產(chǎn)。