Исследование возможности применения гиперспектральной съемки для оценки свежести плодов земляники

Обоснование. Плоды земляники являются ценным и востребованным, но скоропортящимся, продуктом питания. Свежесть плодов зависит от времени, прошедшего от момента их сбора, и определяет срок сохранения ими питательной ценности, внешней привлекательности и безопасности для потребителя. Традиционные подходы к оценке состояния плодов отличаются субъективностью, трудоемкостью и низкой производительностью. Настоящая работа посвящена анализу возможности бесконтактной оценки свежести плодов земляники на основе её гиперспектрального анализа.

Материалы и методы. В ходе исследования оценивались спектральные свойства внешней поверхности и внутренней структуры плодов земляники сорта Ремонтантная Елизавета II в течение 26 дней после сбора плодов. Средством измерения служил акустооптический видеоспектрометр видимого и ближнего инфракрасного диапазона. Цифровая обработка данных включала предварительное улучшение спектральных изображений, морфологическую обработку и определение количественной метрики отражательной способности в наиболее информативном спектральном диапазоне длин волн. Статистический анализ основывался на построении регрессионных моделей определения срока после сбора плодов. Модели оценивались по коэффициенту детерминации (), относительной ошибке () и среднеквадратическому отношению ().

Результаты. Предложен подход к бесконтактной оценке свежести плодов земляники на основе их оптического анализа. Получены математические модели определения срока после сбора плодов земляники Ремонтантная Елизавета II по гиперспектральным изображениям поверхности и внутренней структуры образцов. Показано, что анализ спектральных свойств внешней поверхности плодов обеспечивает более высокую точность определения срока после сбора плодов и позволяет достичь ,  и . Проведена оценка точности регрессионных моделей с полиномами разных порядков, показавшая наибольшую эффективность кубического полинома. Определен набор наиболее информативных для решаемой задачи спектральных интервалов, на основе которого проведен множественный регрессионный анализ, показавший наиболее высокую точность.

Заключение. Предложенный подход к бесконтактному количественному анализу свежести плодов земляники отличается объективностью, производительностью и автоматизированностью. Проведенная оценка отдельных этапов пробоподготовки, съемки, цифровой обработки данных и статистического анализа будет полезна при разработке методов диагностики продуктов питания. Предложенный подход может стать дополнением традиционных методов контроля качества пищевой продукции и использоваться при формировании оптимальных стратегий транспортировки, обработки, хранения и реализации партий земляники.