使用VIS-NIR光谱仪通过特征波长和线性判别分析法快速区分

有机蔬菜是指严格按照有机生产程序生产的蔬菜。 禁止使用化学合成农药、化肥、生长调节剂等化学品以及转基因生物及其产品。 相反，它们遵循自然法则和生态原则。 ，采用一系列可持续农业技术，协调种植平衡，保持农业生态系统的持续稳定，蔬菜产品经过有机食品认证机构认证，颁发有机食品证书。

光谱仪器的应用为如何快速鉴别有机蔬菜和非有机蔬菜提供了新思路。 一起来看看今天的推荐文章吧。

使用VIS-NIR光谱仪通过特征波长和线性判别分析，快速区分有机和非有机叶类蔬菜（空心菜、苋菜、生菜和小白菜）。

目前，有机叶菜面临着被非有机产品取代、容易脱水和腐败的挑战。 为了解决这些问题，本研究采用ASD 4便携式地面光谱仪结合线性判别分析（LDA）来快速区分有机和非有机叶菜。 有机类别包括有机空心菜( )、苋菜( L.)、生菜( var. Hort.) 和白菜( rapa var. () )，而非有机类别则由四个相应的非有机类别组成。 分别对这些蔬菜的叶和茎的反射光谱进行二元分类。 鉴于 VIS-NIR 光谱范围广泛，使用稳定性选择 (SS)、随机森林 (RF) 和方差分析 (ANOVA) 来评估遗传算法 (GA) 选择的波长的重要性。 根据GA选择的波长及其SS评价值和位置，叶光谱分类的有效波段为550-910 nm和1380-1500 nm，茎光谱分类的有效波段为750-900 nm和1700-1820纳米。 使用这些选定的波段进行LDA分类，分类准确率达到95%以上。

本研究选择的叶类蔬菜经过蒸馏水严格清洗，以有效去除表面杂质，并在开始光谱测量之前进行干燥。 为了防止蔬菜变质，不参加实验时将其存放在4°C的冷藏装置中。 使用 ASD 系统直接在实验室中测量叶和茎样品的反射光谱，无需使用化学试剂或其他预处理。

ASD地物光谱仪系统实验平台

本研究仅使用 400 nm 至 2500 nm 之间的反射值。 总共获得了四种不同类别的叶类蔬菜（包括有机和非有机品种）的 100 个反射光谱。 这些反射光谱是从不同样品的不同位置获得的。 每个单独的光谱是通过对相应样品的五次扫描进行平均而获得的。

四种叶菜的可见光和近红外反射光谱； 绿色曲线（有机）； 红色曲线（非有机）

叶类蔬菜叶和茎的可见光和近红外反射光谱

根据遗传算法选择的波长（所有点）和稳定性选择方法评估的前 10 个重要波长（红点）的位置来选择波段

(a) 叶片光谱（550–910 nm 和 1380–1500 nm）

(b) 茎光谱（750–900 nm 和 1700–1820 nm）

【综上所述】

这项研究结合了可见光和近红外光谱、波长选择方法和线性判别分析，成功实现了有机叶类蔬菜与非有机叶类蔬菜的快速区分。 通过分析遗传算法选择的波长分布和最重要波长的分布，我们清楚地识别了适用于叶和茎的关键光谱带，包括550–910 nm和1380–1500 nm和750–900 nm和1700–范围 1820 nm。 使用这些光谱带进行分类，我们实现了 98.3% 的高精度。 研究还表明，特定波长对叶子和茎的光谱分类有显着影响。 例如，700 nm、820 nm、1400 nm附近的波长对叶子分类有显着影响，而800 nm、1780 nm、2400 nm附近的波长对叶子分类有显着影响。 在茎分类中发挥了重要作用。 此外，我们发现稳定选择方法在评估波长重要性和分类结果方面表现良好。 这项研究提供了一种经济、快速、无损的方法来鉴定有机叶菜。 未来的研究可以进一步完善分类模型，并将该技术推广到其他有机叶菜的识别，从而为农产品质量和认证提供见解。 为该领域的发展提供了重要的参考。