在種植、收獲和儲存過程中，水果容易受到機械損傷、微生物感染等各類損害，不僅降低了果實品質(zhì)，增加了真菌感染的風(fēng)險，極大地影響了食品安全，而且經(jīng)濟效益也急劇降低。因此，及時識別受損水果至關(guān)重要，在農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、科研方面對水果進行快速無損檢測的需求量很大[1]。

無損檢測果實損傷包括可見光/近紅外光譜、葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)、計算機視覺[2]、多光譜和高光譜成像、結(jié)構(gòu)照明反射成像、激光誘導(dǎo)背散射成像、核磁共振與成像、X射線成像、聲學(xué)方法等。

基于光譜相機視覺的方法，其精度和穩(wěn)定性高度依賴于圖像處理算法，而僅基于光譜的光學(xué)信號反射強度來成像識別，一般只能觀測表面信息，無法實現(xiàn)內(nèi)皮層3D成像，而基于高穿透的X射線等方法，一方面價格昂貴，一方面又會產(chǎn)生輻射，并不適合水果食品的檢測。而光學(xué)相干斷層掃描（OCT）是一種基于光學(xué)干涉的技術(shù)，一般采用無害的近紅外光源，可以捕獲樣品組織近表面區(qū)域內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高分辨率任意截面圖像和3D重構(gòu)圖像，是分析水果等樣品的良好無損檢測方法。

OCT成像

光學(xué)相干斷層掃描（OCT）是一種干涉技術(shù)，可以捕獲樣品組織近表面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高分辨率截面圖像。基本原理是，低相干寬帶光束被分成兩部分，分別沿著樣品和參考鏡的路徑。當(dāng)光束到達樣品時，部分光子穿過組織并被不同深度的組織反射。從樣品中反射的光子和從參考鏡反射的光子產(chǎn)生干涉圖案（基于光學(xué)探測器/光譜儀等），該圖案以電信號的形式呈現(xiàn)。這種干涉圖案發(fā)生在樣品和參考鏡之間的行進路徑長度差小于光的相干長度的條件下。因此，可以通過測量干涉信號的強度和兩個光束的到達時間來分析組織結(jié)構(gòu)的信息。

通過改變光線穿透樣品的掃描方向和路徑，OCT可以同時進行深度和橫截面成像，并通過一些隨附的軟件實現(xiàn)三維掃描和圖像處理與重構(gòu)。

OCT特點

OCT能夠以微米級的高分辨率檢測表面附近的皮下病變。OCT收集的信息來源于果皮下的干涉光，消除了果皮顏色、厚度等干擾因素對鑒定的影響。OCT有利于獲得穩(wěn)定的結(jié)果，無論水果品種和來源如何。此外，OCT可以很容易地通過光纖組件實現(xiàn)，因此可以與其他光學(xué)技術(shù)相結(jié)合進行水果損傷檢測。OCT可以提供深度信息并提供檢測早期看不見的瘀傷的可能性，但OCT儀器的高成本限制了其廣泛的應(yīng)用。虹科帶來的高度集成，緊湊式，專利架構(gòu)的SD-OCT成像系統(tǒng)大大降低了應(yīng)用成本，使研究人員，創(chuàng)新研發(fā)人員，工廠測試人員和教育工作者都能夠利用OCT強大的成像能力。

OCT水果檢測應(yīng)用實例

一、研究OCT檢測枇杷/梨瘀傷的可行性：

周等人進行的研究表明[3]，從瘀傷部位深度掃描圖像中提取的衰減系數(shù)是區(qū)分隱性瘀傷的有效指標。后來，同一作者提出了一種用于橫截面圖像中瘀傷識別的OCT圖像自動化處理方法，表征了包括總細胞表面積在內(nèi)的五個細胞形態(tài)指標。發(fā)現(xiàn)健康組織和缺陷組織之間的細胞數(shù)量和總細胞表面積存在顯著差異。

此外，周等人通過深度掃描OCT圖像評估了果皮下方的細微梨瘀傷，包括瘀傷后OCT信號斜率、1/e光穿透深度、形狀和鱗屑均發(fā)生變化可能與組織中水分分布的變化有關(guān)。整形與鱗屑之間的分布關(guān)系被認為是識別早期組織瘀傷的有效參數(shù)。

二、使用OCT技術(shù)自動量化儲存期蘋果質(zhì)量：

水分含量是果蔬的重要特征。由于蘋果80%的含量是水分，所以降低水分含量會降低蘋果的品質(zhì)(甜度、口感)。Vishal Srivastava等人從光學(xué)相干斷層掃描(OCT)圖像中提取蘋果的計算特征和紋理特征，采用高斯核模型的支持向量機進行自動分類[4]。為了評估蠟包膜蘋果在體內(nèi)儲存期間的質(zhì)量，提出的方法為基于蘋果形態(tài)特征的全自動定量分析提供了可能。研究結(jié)果表明，分析OCT圖像的計算和紋理特征是一種很好的無損評估蘋果質(zhì)量的方法。

OCT圖像也可以很好的區(qū)別不同儲藏期蘋果的質(zhì)量，進而為自動量化評估提供數(shù)據(jù)支持。

虹科OCT水果檢測產(chǎn)品

在傳統(tǒng)的譜域SD-OCT系統(tǒng)中，寬帶光源和光譜儀是最昂貴的元件，虹科提供的lumedica-OQ LabScope系列便攜式小巧緊湊的OCT成像系統(tǒng)采用了獨創(chuàng)的光路設(shè)計與工藝技術(shù)路線，并通過算法克服了由非制冷SLD光源的強度波動引起的成像偽影，使用高像素CMOS線陣列設(shè)計了一個特制環(huán)形光譜儀。并采用了3D打印制造外殼，整個系統(tǒng)安裝在一個金屬板外殼中，外殼大小與鞋盒差不多，還在其中集成了微型PC計算機，簡單易用，讓您的檢測更加隨心。

高度集成、專利設(shè)計、高質(zhì)量、高經(jīng)濟效益

虹科OCT系統(tǒng)優(yōu)勢

1

高精度：OQ LabScope可生成512x512像素的圖像，與成本高于我們?nèi)兜腛CT系統(tǒng)性能相當(dāng)，深度分辨率可達2μm

2

小巧緊湊：OQ LabScope大約只有一個鞋盒大小-413 x 216 x 153 mm3，不會讓您的實驗臺顯得很擠，也不需要特殊的推車放置各種電源與控制模塊

3

簡單易用：交鑰匙系統(tǒng)，直接應(yīng)用，讓您專注科學(xué)研究與測試測量，而不是復(fù)雜前期技術(shù)設(shè)置。該軟件使用很簡單，您將可以快速生成圖像-最高可以80kHz-A掃描速度進行實時3D渲染

虹科OCT系統(tǒng)實驗演示

在家里做OCT成像實驗一定很有趣，虹科邀您參觀Adam教授的廚房，來看看膠帶、藍莓、樹莓、餅干、手指在SD-OCT系統(tǒng)OQlabscope下的掃描圖像吧！