在煙草行業(yè)中，煙葉的質(zhì)量把控至關(guān)重要，而煙葉霉變是嚴(yán)重影響煙葉品質(zhì)的問題之一。高光譜相機(jī)作為一種先進(jìn)的檢測技術(shù)手段，為及時、準(zhǔn)確地檢測煙葉霉變帶來了新的解決方案。

一、高光譜成像原理

高光譜相機(jī)能夠獲取從可見光到紅外光等多個波段的光譜信息。其原理是通過將目標(biāo)物體反射或透射的光分解成一系列連續(xù)的窄波段，每一個波段都包含了關(guān)于物體的獨特信息。對于煙葉來說，正常煙葉和霉變煙葉在不同波段的光譜反射率或吸收率有著顯著的差異。這些差異是高光譜相機(jī)檢測的基礎(chǔ)。

二、光譜特征分析

可見光波段

在可見光范圍內(nèi)，正常煙葉通常呈現(xiàn)出均勻的色澤，如黃綠色等。而當(dāng)煙葉發(fā)生霉變時，可能會出現(xiàn)局部顏色變化，如出現(xiàn)黑斑、白點等。這些顏色變化會在可見光波段的光譜中有所體現(xiàn)。霉變區(qū)域可能會對某些特定波長的光吸收增強(qiáng)或反射異常，例如在綠光波段，正常煙葉有一定的反射率，霉變煙葉由于真菌滋生、組織結(jié)構(gòu)破壞等原因，反射率可能會降低。

近紅外波段

近紅外波段對于檢測煙葉內(nèi)部成分的變化十分敏感。煙葉中的水分、糖類、蛋白質(zhì)等成分在霉變過程中會發(fā)生改變。例如，霉變可能導(dǎo)致煙葉內(nèi)部水分分布不均勻，并且真菌在代謝過程中會分解煙葉中的有機(jī)成分。這些變化會引起近紅外波段光譜的吸收峰和反射峰位置、強(qiáng)度的改變。通過高光譜相機(jī)捕捉這些變化，可以判斷煙葉是否發(fā)生霉變以及霉變的程度。

高光譜相機(jī)能夠獲取從可見光到紅外光等多個波段的光譜信息。其原理是通過將目標(biāo)物體反射或透射的光分解成一系列連續(xù)的窄波段，每一個波段都包含了關(guān)于物體的獨特信息。對于煙葉來說，正常煙葉和霉變煙葉在不同波段的光譜反射率或吸收率有著顯著的差異。這些差異是高光譜相機(jī)檢測的基礎(chǔ)。

二、光譜特征分析

可見光波段

在可見光范圍內(nèi)，正常煙葉通常呈現(xiàn)出均勻的色澤，如黃綠色等。而當(dāng)煙葉發(fā)生霉變時，可能會出現(xiàn)局部顏色變化，如出現(xiàn)黑斑、白點等。這些顏色變化會在可見光波段的光譜中有所體現(xiàn)。霉變區(qū)域可能會對某些特定波長的光吸收增強(qiáng)或反射異常，例如在綠光波段，正常煙葉有一定的反射率，霉變煙葉由于真菌滋生、組織結(jié)構(gòu)破壞等原因，反射率可能會降低。

近紅外波段

近紅外波段對于檢測煙葉內(nèi)部成分的變化十分敏感。煙葉中的水分、糖類、蛋白質(zhì)等成分在霉變過程中會發(fā)生改變。例如，霉變可能導(dǎo)致煙葉內(nèi)部水分分布不均勻，并且真菌在代謝過程中會分解煙葉中的有機(jī)成分。這些變化會引起近紅外波段光譜的吸收峰和反射峰位置、強(qiáng)度的改變。通過高光譜相機(jī)捕捉這些變化，可以判斷煙葉是否發(fā)生霉變以及霉變的程度。

三、高光譜數(shù)據(jù)處理

1. 實驗測試

對煙葉（大片）霉變的檢測

在客戶現(xiàn)場取樣，對大片煙葉檢測，樣本有幾處是存在黑色霉變的，由于肉眼不容易觀察，使用高光譜來進(jìn)行分析。

2. 實驗測試儀器列表

3. 實驗內(nèi)容

1.在400-1000nm波段下對霉變位置進(jìn)行像素點進(jìn)行選取。
2.測試過程如圖，分別選中不用位置，查看樣品反射率曲線圖譜。
 

 
400-1000nm下拍攝結(jié)果，可以看到霉變區(qū)域在675納米左右有明顯吸收峰。

4.數(shù)據(jù)處理

進(jìn)行相似度聚類分析，可以比較明顯的分辨出圖中存在霉變的區(qū)域。

四、實際應(yīng)用與優(yōu)勢

高光譜相機(jī)檢測煙葉霉變具有非接觸式、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點。在煙草加工過程中，可以安裝在生產(chǎn)線上，對大量的煙葉進(jìn)行實時檢測。相比傳統(tǒng)的人工檢測方法，它能夠避免人為因素的干擾，而且可以檢測到肉眼難以發(fā)現(xiàn)的早期霉變情況。這有助于及時剔除霉變煙葉，保證煙草產(chǎn)品的質(zhì)量，減少因霉變煙葉混入而造成的損失，為煙草行業(yè)的質(zhì)量控制和生產(chǎn)效率提升發(fā)揮重要作用。同時，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高光譜相機(jī)的檢測精度和速度還將進(jìn)一步提高，為煙葉霉變檢測提供更可靠的保障。