食品和农业中的高光谱成像技术

本书旨在广泛而全面地介绍高光谱成像技术及其在食品和农业中的应用。全书分两部分，第I部分总体介绍了高光谱成像技术、高光谱图像处理和分析技术的仪器和实现。首先从基本的图像和光谱数据处理与分析方法入手，然后详细介绍了用于处理和分析农产品与食品质量安全分类及预测应用中高光谱成像的具体技术和方法。第II部分包括10章，涵盖了高光谱成像技术在食品质量和安全检测、植物健康检测与监测、精准农业、实时检测和高光谱显微成像等方面的系列应用案例。本书适于那些致力于或有兴趣从事这方面工作的研究人员，以及希望获得有关高光谱成像基本概念、原理和应用等专业知识的高年级本科生和研究生。

第Ⅰ部分 图像和光谱分析技术
第1章 引言
参考文献
第2章 图像分析基础
2.1 简介
2.2 数字图像
2.2.1 图像基本评估方法
2.2.2 文件类型
2.2.3 数字图像类型
2.3 图像处理和分析的步骤
2.4 图像处理
2.4.1 用于图像增强的灰度操作
2.4.2 空间图像滤波
2.4.3 频域滤波
2.4.4 小波变换
2.4.5 二元形态学操作
2.5 图像分割
2.6 定量分析
2.6.1 颜色分析
2.6.2 纹理分析
2.6.3 形态学分析
2.7 结论
参考文献
第3章 光谱分析的基本原理
3.1 振动光谱的定义
3.2 原子间键
3.2.1 理论
3.2.2 近红外区域的实际应用
3.3 散射介质中的光吸收
3.3.1 无散射光
3.3.2 Kubelka-Munk
3.3.3 扩散理论
3.4 近红外反射的实际效果
3.5 在成像中的应用
3.5.1 超立方体的采集
3.6 拉曼光谱
参考文献
第4章 高光谱图像处理方法
4.1 简介
4.2 高光谱图像获取
4.3 校准
4.4 空间预处理
4.5 空间抽样和感兴趣区
4.6 图像镶嵌
4.7 光谱预处理
4.8 转换为吸光度
4.9 降噪
4.10 基线校正
4.11 导数
4.12 归一化和散射校正
4.13 降维
4.13.1 数据分箱
4.14 特征提取
4.14.1 支持向量机和特征提取
4.15 特征选择
4.15.1 搜索算法和选择标准
4.15.2 波段选择
4.16 空间和光谱数据融合
4.17 总结与讨论
参考文献
第5章 分类和预测方法
5.1 简介
5.2 应用到 HSI的多光谱图像分析
5.2.1 主成分分析
5.2.2 偏最小二乘判别分析
5.2.3 案例研究说明
5.2.4 预测模型结果的比较
5.3 将空间信息纳入模型开发
5.4 总结
参考文献
第Ⅱ部分 应用
第6章 植物产品的安全检测
6.1 简介
6.2 食品安全
6.2.1 污染物和检测
6.3 高光谱成像
6.3.1 反射率
6.3.2 透射率
6.3.3 荧光
6.4 植物产品安全检测的应用
6.4.1 谷物
6.4.2 生产
6.4.3 坚果
6.4.4 香料
6.5 检查模式
6.5.1 研究中
6.5.2 在线检测
6.5.3 野外/远程监测
6.6 概要/总结
参考文献
第7章 食源性病原体检测
7.1 简介
7.2 高光谱成像用于病原体检测
7.2.1 病原体和琼脂培养基
7.2.2 高光谱成像系统与图像采集
7.2.3 高光谱图像预处理
7.3 弯曲杆菌的检测
7.3.1 在点滴板培养48h的弯曲杆菌检测
7.3.2 在点滴板培养24h的弯曲杆菌的早期检测研究
7.4 非大肠杆菌O157型STEC的检测
7.4.1 涂布平板上的纯菌培养
7.4.2 涂布平板上的混合培养
7.5 结论
参考文献
第8章 食品光学特性的测量
8.1 简介
8.2 空间分辨光谱技术的原理和理论
8.2.1 光吸收和散射
8.2.2 扩散理论
8.3 测量光学特性的仪器
8.3.1 逆算法和光学设计的优化
8.3.2 仪器开发
8.4 水果成熟度/质量的光学评估
8.5 结束语
参考文献
第9章 植物产品的品质评价
9.1 简介
9.2 高光谱成像装置
9.3 高光谱图像立方体采集步骤
9.4 一般分析方法
9.5 图像处理
9.6 光谱处理
9.7 数学与统计分析
9.8 水果的瘀伤检测
9.8.1 草莓
9.8.2 桃子和芒果
9.9 草莓坚固度的测量
9.10 草莓、桃子、芒果的可溶性固形物含量的测定
9.10.1 草莓
9.10.2 桃子
9.10.3 芒果
9.11 草莓、甘薯和茄子的花青素含量的测定
9.11.1 草莓
9.11.2 甘薯
9.11.3 茄子
9.12 进一步的工作
参考文献
第10章 牛肉和猪肉的品质评估
10.1 简介
10.2 牛肉
10.2.1 视频图像分析
10.2.2 近红外光谱
10.2.3 高光谱成像
10.2.4 光的散射
10.2.5 光散射测量预测嫩度
10.3 猪肉
10.3.1 猪肉品质的客观评价
10.3.2 近红外光谱
10.3.3 高光谱成像
10.4 结论
参考文献
第11章 植物健康的检测与监测
11.1 简介
11.2 水分状况监测
11.3 营养状况监测
11.4 植物的病虫害检测
11.5 其他应用
参考文献
第12章 用于精准农业作物产量测绘的高光谱图像
12.1 高分辨率图像用于作物测产概述
12.2 高光谱图像采集、处理与分析
12.2.1 图像采集
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