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新疆紅棗為新疆*的地理標志產品之一,被 稱為“黃金壽棗”,具有補氣養(yǎng)血的功效。民間有“一日食仨棗,百歲不顯老”之說,高度贊揚了紅棗的食補功效。不同產地的紅棗,由于土壤、水質和氣候等影響因素不同,在形狀、色澤和品質等方面具有一定差異;不同產地的紅棗,其生物學特性不同,且其口感、所含微量元素和營養(yǎng)價值等也不盡相同,而這些差異無法通過肉眼直接進行辨別。

如何建立快速、有效、實用的新疆紅棗識別方法，是保證紅棗及其產品品質、健康發(fā)展新疆紅棗產業(yè)亟待解決的問題。目前，對于紅棗的鑒別主要依賴人工從外觀進行鑒別（大小、形狀、色澤等）以及利用化學方法檢測內部品質指標，具有較強的主觀性、鑒別誤差較大，效率低，耗時成本也高，難以滿足批量檢測需要。因此,急需一種新的檢測方法來對紅棗品種進行快速無損檢測。

1.高光譜成像技術

高光譜成像技術是融合了成像技術和光譜技術優(yōu)點的一種新興檢測技術，具有無損、無接觸、快速等技術特點，可以同時獲得檢測對象內、外部品質特征的光譜信息與空間信息。該技術早期主要應用于空間遙感與測量,近年來已逐步應用于精準農業(yè)、工業(yè)分選、生態(tài)環(huán)境、資源勘探、文物保護、醫(yī)學醫(yī)療等領域。本案例主要采用對新疆不同產地的紅棗進行光譜采集與分析，通過高光譜大數據云平臺進行模型訓練與匹配，實現紅棗產地溯源。

2.高光譜數據采集分析設備

SCI系列產品由深圳市中達瑞和自主研發(fā)，是以搭載SHIS系列高光譜成像儀為核心、高度集成化的臺式高光譜成像系統(tǒng)，利用其廣泛的光譜范圍和靈活的軟硬件優(yōu)勢，采用非破壞、非接觸式的鑒定手段，實現對不同物質進行高清晰度的高光譜數據采集和分析處理，發(fā)現傳統(tǒng)技術手段較難觀察到的細節(jié)特征。系統(tǒng)集成多軸光源、專用平臺、高光譜成像、光譜/圖像分析為一體，可針對不同的研究對象和目標，建立多尺度實施光譜成像數據的獲取-處理-分析的一體化業(yè)務流程。

SCI系列臺式高光譜成像系統(tǒng)

3.實驗樣本

實驗所用新疆紅棗樣本分別為阿拉爾灰棗、皮山有機灰棗、且末灰棗、若羌灰棗、澤普灰棗，采用短波紅外波段來進行測試（920nm～1700nm），每個品種采集了30個樣本，混合在一起采集30個樣本。

五種紅棗樣本可見光圖

五種紅棗高光譜采集圖

五種紅棗高光譜曲線對比圖

在五種紅棗采集樣本中，隨機取了幾十個譜線進行對比，可以看出，五種紅棗的光譜曲線差異比較明顯。

4.數據模型創(chuàng)建與訓練

通過中達瑞和高光譜大數據分析云平臺，把采集的五種紅棗數據放入數據集中，對多個樣本進行標注，數據分析和模型訓練，然后就5種放在一起采樣的數據進行模型匹配與判斷，得到結果與實際紅棗產地相符，如下圖所示。

第一排（左到右）:皮山有機灰棗、阿拉爾灰棗和澤普灰棗；第二排（左到右）：若羌灰棗和且末灰棗

因此，通過如上實驗測試結果表明,基于高光譜技術并結合機器學習模型訓練方法能夠無損、準確地鑒別新疆紅棗的產地，可為新疆紅棗工業(yè)化批量檢測提供一種高效、科學的檢測手段和鑒別依據。