SWIR051AU短波红外相机进行橘子品质检测成像实验

一、测试概况

1. 测试目的

验证阿秒科技SWIR051AU相机对橘子损伤部位检测的可行性，基于短波红外成像的区分能力，对比短波红外成像与可见光成像效果，实现橘子肉眼不可见的皮下损伤识别与定位，评估该相机用于橘子品质分拣的可行性。

2. 应用背景

橘子在储运过程中极易发生磕碰、挤压，由此产生皮下瘀伤。该类损伤初期果皮外观无明显变化，可见光下肉眼很难识别；若未及时剔除，受损组织会快速霉变，造成果品批量损耗，提升分选成本。传统可见光检测手段无法识别早期皮下损伤，因此需要短波红外技术实现无损、快速的内部损伤筛查。

3. 检测原理

橘子瘀伤处局部组织细胞破裂，汁液渗透到果皮，导致损伤区域含水量会较高。水能够吸收在1450 nm波长附近的红外光。使用短波红外相机拍摄时，健康区域对1450 nm红外光吸收较少，呈现亮区；损伤区域因汁液积聚、吸光增强，呈现暗区。基于上述成像差异，可实现传统可见光手段无法完成的早期瘀伤检测。

另外，还可以使用外加红外光补光和使用滤光片以增强相机捕捉到橘子健康和损伤部分反射光不同强度的差异。

二、测试设备与条件

设备/组件	型号/规格
短波红外相机	阿秒科技 SWIR051AU
可见光相机	阿秒科技 VIS028CU3.2-NC
光源	1300 nm 红外光源
滤光片	1300 nm 红外滤光片
测试样品	损伤，健康橘子各一个
环境条件	室内环境，除实验补光灯无特殊光源，温度25℃

三、测试结果

1. 图像观察结果

2. 对比度定性分析

图	拍摄设备	拍摄条件	成像效果说明
1	VIS028CU3.2-NC	自然光	橘子果皮色彩正常，肉眼无法从外观上分辨出皮下瘀伤。
2	SWIR051AU	自然光	短波红外图像下，损伤橘子整体灰度明显低于健康橘子，损伤位置灰度进一步降低，可初步识别损伤区域。
3	SWIR051AU	搭配1300nm光源补光	健康、损伤橘子之间明暗差距增大，损伤区域轮廓更加容易分辨。
4	SWIR051AU	1300nm滤光片和光源	图像背景干净，橘子损伤暗区边界清晰，健康部位与瘀伤部位灰度差异达到最大，成像效果最优。

3. 对比度定量分析

为定量评估橘子健康损伤的区分能力，采用对比度公式计算：

C=（Imax−Imin）/255

其中 Imax 和 Imin 分别为健康橘子和损伤橘子的平均灰度值，255为8bit图像灰度值范围。

拍摄条件	健康橘子灰度值	损伤橘子灰度值	计算对比度
SWIR051AU 直接拍摄	73.3	47.8	0.10
使用1300 nm 光源补光	154.8	97.5	0.22
使用1300nm滤光片和光源	206.7	103.7	0.40

四、结果分析

1. 功能验证：SWIR051AU短波红外相机能够有效检测橘子品质，损伤橘子与健康橘子成像能够很好地区分开，能够精确定位到橘子的损伤部位。
2. 现象总结：相比于短波红外相机直接拍摄，加入1300nm滤光片和光源拍摄成像的对比度最高，且对比度提升4倍。
3. 性能表现：相机信噪比高，图像背景干净，健康橘子和损伤橘子明暗对比明显，能够满足该场景需求。

五、结论

阿秒科技SWIR051AU短波红外相机能够可靠地应用于橘子品质检测中。在1300nm光源补光与1300nm滤光片配合下，可获得最佳的橘子损伤部位图像对比度。该相机具有较高的信噪比和量子效率，能够很好地满足该应用场景。

结合设备检测能力，该方案可广泛应用于果蔬加工企业、生鲜分拣产线等场景，实现水果在线分拣、次品剔除、入库抽检，帮助企业降低果品损耗、把控产品品质。同时也可拓展应用于苹果、梨、桃等各类易磕碰水果的品质筛查。