هدف از این مقاله بررسی کیفیت و سلامت موادغذایی با استفاده از تکنیک تصویربرداری فراطیفی است. درحال حاضر بسیاری روش های مرسوم ارزیابی موادغذایی مخرب هستند، بنابراین توسعه ابزارهای غیرمخرب و کارآمد ضروری می باشد.اساس تکنیک تصویربرداری فراطیفی به صورت ترکیبی از تکنیک های طیف سنجی و تصویربرداری می باشد که در آن عکس هایی در طول موج های مختلف برای تعیین طول موج طیفی کامل از یک نمونه در هر نقطه از تصویر گرفته می شود. سپس این عکس ها با یکدیگر تلفیق شده و یک مکعب فراطیفی سه بعدی را ایجاد می کنند که هر پیکسل طیفی مشخص کننده ی خصوصیات ذاتی نمونه می باشد. در این تکنیک بسته به خصوصیات طیفی ارائه شده توسط مواد موجود در نمونه، از روش های مختلفی برای آنالیز داده¬های فراطیفی استفاده می شود که با بررسی مقالات مختلف در رابطه با به کاربردن این روش در سنجش کیفیت محصولات این نتیجه حاصل شد که روش آنالیز اختلاف ثانویه نامتقارن به دلیل ساده تربودن و سرعت بالا بر دیگر روش های آنالیز ارجحیت دارد.((۲ مزیت این روش غیر مخرب، سریع، اقتصادی، نیاز کم به نیروی انسانی و حذف آلاینده هایی مانند حلال ها و معرف های شیمیایی از روش است، ضمن این که این تکنیک می تواند ارزیابی کمی و کیفی اجزای مختلف نمونه را انجام دهد. همچنین این تکنیک دارای معایبی چون روند محاسباتی پیچیده می باشد.((۴ اخیراًاین تکنیک در صنایع غذایی برای ارزیابی و بازرسی کیفیت و سلامت به طور موفقیت آمیزی به کار رفته است. این کاربردها شامل ارزیابی کیفیت گوشت، بازرسی اتوماتیک لاشه طیور، تشخیص لهیدگی در سیب، درجه بندی میوه ها، تخمین توزیع قند در محصولات باغی، ارزیابی میزان رسیدگی، تشخیص صدمات در خیارشور می باشند.

در کل از آنجایی که تصویربرداری فراطیفی توانایی این را دارد که هم اطلاعات طیفی و هم فضایی را برای نمونه های آزمایشی ارائه نماید، می تواند تفاوت های کمی و کیفی مواد غذایی را به طور دقیق مشخص کرده، سبب توصیف بهتر و بهبود نتایج حاصل از ارزیابی کیفیت و سلامت مواد غذایی برای تشخیص زود هنگام فسادمحصولات گردد.((۳

کلمات کلیدی: تصویربرداری فراطیفی، Hyperspectral imaging

.۱ مقدمه

کیفیت و سلامت موادغذایی، فاکتور مهمی در صنایع غذایی مدرن میباشد. در حال حاضر روشهای مرسوم ارزیابی مواد غذایی، مخرب و ناکارآمد هستند، بنابراین توسعهی یک ابزار ارزیابی غیر مخرب و کارآمد، اهمیت دارد.

در این خصوص، تکنولوژیهای تصویربرداری و طیف سنجی، به طور گستردهای مورد مطالعه و توسعه قرار گرفته و سبب کاربرد موفقیت آمیزی در صنایع غذایی شده است.این تکنیک به صورت ترکیبی از تکنیکهای طیفسنجی و تصویربرداری می باشد که چندطیفی است و طیفها در آن پیوسته هستند [۳]. روشهای طیف سنجی، با استفاده از خصوصیات فیزیکی شامل قابلیت انعکاس ، عبور و جذب نور ، تابش فسفری (شب-

تابی)، فلورسانس و تجزیه رادیواکتیو که ناشی از برهمکنش بین تشعشعات الکترومگنتیگ و مواد تشکیل دهندهی نمونه است،خصوصیات دقیق نمونه را مورد آنالیز قرار میدهد.[۲]

اصول روش:

سیستم تصویربرداری مرسوم یک تکنیک رایج برای به دست آوردن اطلاعات فضایی از یک نمونه به حالت تک رنگ یا رنگی می باشد.نواحی طیفی قابل آنالیز شامل ماورابنفش، و نواحی نزدیک، وسط و بسیار دور از مادونقرمز میباشند. ناحیه نزدیک به مادونقرمز (NIR)، در عمل به طور موفقیت آمیزی برای آنالیز سلامت و کیفیت مواد غذایی، طی دو دهه اخیر مورد استفاده قرار گرفته است. این تکنولوژی یک نوع تکنیک چندطیفی است که طیفها در آن پیوسته هستند.[۶] یک سیستم فراطیفی معمول، شامل یک منبع نور، ابزاری برای تفریق نور، و یک ردیاب (دیتکتور) است. عکس هایی در

طول موجهای مرئی و نزدیک به مادونقرمز (یا مادون قرمز) برای تعیین طول موج طیفی کامل از یک نمونه در هر نقطه از تصویر، گرفته میشود. سپس این عکسها با یکدیگر تلفیق شده و یک مکعب فراطیفی سه بعدی را ایجاد میکنند که دو بعد نشان دهندهی اطلاعت فضایی و بعد سوم حاوی اطلاعات طیفی می باشد.[۲] این مکعب، مجموعهای از پیکسلهای را به وجود میآورد کهاین مجموعهی پیکسل در یک طول موج نوری خاص شدت

یافته و یک تصویر سیاه و سفید (gray scale) از نمونه در آن طول موج، حاصل می نماید. طیف اندازهگیری شده، نشان دهندهی توانایی نمونه در جذب یا تفرق نور بوده که مشخص کنندهی خصوصیات ذاتی نمونه میباشد.[۵] بسته به خصوصیات طیفی ارائه شده توسط مواد موجود در نمونه، روشهای مختلفی برای آنالیز دادههای فراطیفی میتواند

بکار برده شود. دو روش آنالیزی رایج شامل: آنالیز طیفی مستقیم و روش اختلاف ثانویه متقارن در این تکنیک به کار گرفته میشود.[۴]