最新水果和蔬菜农药残留检测技术：高光谱图像检测技术 生活中水果和蔬菜是大家日常饮食中最重要的组成部分之一。农药在果蔬的种植过程中起到病虫草害的防治作用，但是农药并不能全部被植物吸收，大部分仍残留在果实表面。近年来因过量使用农药而造成的农药中毒现象屡见不鲜，使得果蔬的食用安全性受到人们的广泛关注。目前，常见的农药残留检测方法虽然有很多，但是精度高的检测过程较为复杂，且检测时间较长，仅能用于实验室农药残留的精确分析和检测；化学检测方法一般是破坏性检测，具有消耗有机试剂、制样繁琐且检测成本高等弊端。而高光谱图像检测方法则能够达到实时、高效、快速、无损检测的目的。
高光谱图像检测技术简介：
高光谱图像检测技术作为一项新兴的检测技术，具有超多波段、高光谱分辨率和图谱合一的特点。因此，高光谱图像检测技术应用于农畜产品、食品的品质与安全性检测中具有较大优势和较高的检测精度。高光谱图像技术已经应用于水果内部品质、表面污染和瘀伤检测，蔬菜成熟度和内部品质检测，以及肉的内部品质检测方面。
高光谱图像检测技术的硬件主要包括光源、CCD摄像头、装备有图像采集卡的计算机和单色仪。光谱范围可以在200～400nm、400～1000nm、900～1700nm、1000～2500nm。基于图像光谱仪的高光谱图像检测系统如图1。它主要由面阵CCD摄像头和图像光谱仪组成。工作时，图像光谱仪将检测对象反射或透射过来的光分成单色光源后进入CCD摄像头。该系统采用“推扫型”成像方法得到高光谱图像，面阵CCD探测器在光学焦面的垂直方向上做横向排列完成横向扫描（X方向），获取的是对象在条状空间中每个像素在各波长下的图像信息。同时，在检测系统输送带前进的过程中，排列的探测器扫出一条带状轨迹从而完成纵向扫描（Y方向）。综合横纵扫描信息就可以得到样品的三维高光谱图像数据。
果蔬表面农药残留高光谱图像检测技术：
在果蔬生产中,随着农药的大量和不合理使用,农药残留检测技术的发展已越来越受到社会的关注和重视。通过肉眼分辨不出果蔬表面的农药残留与否，虽然对农药残留检测已经有了许多成熟可行的方法，如酶抑制法、酶联免疫法、生物传感器法、近中红外光谱法、荧光光谱法、拉曼光谱法和核磁共振技术等，但是高光谱图像技术结合了光谱分析和图像处理的技术优势，为果蔬表面农药残留检测提供了一种新的无损检测方法。
在400～1000nm的可见光和近红外的光谱范围内，综合曝光时间、扫描速度和光谱校正等信息，采集到包括二维的图像像素信息和第三维波长信息的三维图像块。由于高光谱数据具有多光谱通道、高光谱分辨率和连续光谱的特点，可分辨出极接近但不同波长下的两幅不同的图像，并可得到有农药残留区域和无农药残留区域的连续光谱曲线。脐橙表面涂有农药区域和正常区域的光谱曲线图，从中可以看出在575～800nm范围内涂有农药区域和无农药区域的光谱曲线差异明显，因此该波段范围内可以较容易地检测出有无农药残留。
对高光谱数据进行降维和去噪处理，是因为其大数据量、高相关性等冗余信息、信号噪声等都对数据的处理和分析有着很大影响。分析方法之一是应用主成分分析法，主要目的是去除波段之间多余信息，将多波段的图像信息压缩到比原波段更有效的少数几个转换波段。通过主成分分析，可根据方差贡献的大小来选择主成分图像，在可见光波段范围内的高光谱图像检测技术实验，对果蔬表面农药残留的检测进行了初步研究，可以同时得到样本的图像信息和光谱信息。应用主成分分析法对所获得的高光谱图像进行分析，并找出特征波长下的图像。应用这些特征图像，经过图像处理技术，可以检测出水果表面的农药残留。实验结果表明，基于高光谱图像检测技术可以检测出果蔬表面的农药残留，特别是在选定某些特征波长后，可以对有农药残留的果蔬表面进行有效快速的无损检测，从而适应了未来果蔬农药残留无损检测的发展方向。
