高光谱成像技术在烟草加工检测上的应用

一、高光谱烟草加工检测应用背景

实时检测松散回潮后片烟含水率对于提升卷烟产品质量具有重要意义。常用的片烟含水率检测方法有气相色谱法、近红外技术和卡尔费休-加热炉法，但这些方法耗时长、测量范围小，难以直观反映片烟表面水分分布状况。目前基于机器视觉开展了大量烟叶含水率预测研究。前人根据烟叶物理形态和表面颜色变化建立的模型虽具有较好的预测精度，但在更换烟叶品种或叶片舒展性较差时容易产生误差，且实验结果无法直接观察水分分布状况。

高光谱成像技术（Hyperspectral imaging，HSI）具有光谱分辨率高、测量范围广、图谱合一等特点，普遍应用于地表监测、矿物探测等领域。近年来高光谱成像技术在烟草制品的化学分析领域也取得广泛关注。

二、烟草加工检测中，高光谱可以应用于以下几个方面：

1.监测烟草胁迫：光谱技术能够监测烟草的水分胁迫情况，通过烟草冠层高光谱的红边位置变化来判断水分胁迫程度。这有助于及时了解烟草的生长状况，以便采取相应的管理措施。

2.监测烟叶成熟度：光谱技术可用于监测烟叶的成熟度。通过测定烟叶中的化学成分变化，可以判断其成熟度，进而确定最佳的采摘时间。

3.产量估算与品质监测：利用光谱技术，可以对烟草的产量进行估算，并监测烟草的品质，包括口感、香气等。这有助于优化烟草种植和加工过程，提高烟草的产量和品质。

4.识别烟叶等级：通过光谱技术，可以识别不同香型的烟叶，进行等级自动鉴定。这有助于确保烟草产品的质量和一致性。

5.内部结构检测：光谱技术还可以对香烟内部进行三维成像，直观地显示出杂质的大小和位置，从而确保烟草产品的安全性。

综上所述，高光谱成像技术在烟草加工检测中发挥着重要作用，能够帮助人们更好地了解烟草的生长状况、胁迫情况、成熟度和产量等信息，从而优化烟草种植和加工过程，提高烟草产品的质量和产量。

三、高光谱检测烟草的测试过程

1、实验设备：FS-15短波红外高光谱相机、测试台架

2、样品：不同样品烟叶若干

3.测试结果

通过对比八组添加不同香料成分的烟叶进行检测，发现不同香料会对烟叶的反射率产生影响

不同料液在900-1700nm下的光谱反射率有明显差异

可在900-1700NM短波红外图像上直接观察到料液的分布情况

四、高光谱在烟草加工检测领域应用前景

高光谱相机技术的应用为烟草质量检测提供了新的解决方案。高光谱相机不仅提高了烟草的检测效率和准确性，还可以实时监测有害物质的存在，促进了烟草监管体系和质量控制。这种技术可以为烟草行业的发展和质量监控带来更多的机遇和创新思路。在烟草加工检测中发挥了重要作用，不仅提高了烟草种植和加工过程的效率和准确性，也为烟草产业的可持续发展提供了有力支持。随着技术的不断进步和应用的深入拓展，相信高光谱成像技术将在烟草加工检测领域发挥更加广泛和重要的作用。