高粱是我国主要的谷类作物之一，有食用及药用等多种功效，因其具有较高的单宁含量与淀粉含量，常作为主要原料用于基酒酿造。而酿酒，对高粱的质量有着极高要求，需要在酿酒之前对高粱品种和质量的优劣进行检测与筛选，高粱质量优劣包括不完善粒和杂质等，其中，不完善粒是指受到损伤但尚有使用价值的高粱颗粒，包括霉变粒、虫蚀粒、发芽粒等。

案例背景：

某知名酿酒企业，长期采购大量高粱作为酿酒原料，为保证酿酒品质和产酒率，需要一种高效、准确的检测手段和方法对霉变高粱在高粱原材料采购入库前进行鉴别筛除。

检测现状与痛点：

1. 采购的高粱原材料量大，采用常规人工抽样检测，无法全方位覆盖，存在检测盲区。

2. 人工检测依赖员工经验，没有统一量化标准。

3. 人工检测时不完善粒（霉变粒）检测难度大，容易漏检。

4. 抽样检测实时性差，准确率低。

为解决上述客户痛点，本案例主要通过光谱成像技术与设备来区分霉变高粱和正常高粱，利用霉变高粱和正常高粱的光谱特征差异，实现对两者的高效精准鉴别。

本案例涉及到的高光谱成像技术，是一种高效无损检测技术，可同时获取检测对象的光谱信息和空间信息，利用检测对象的光谱特征，实现对各物质的精准识别、分类和筛选。

 高光谱数据采集分析设备

本案例中应用到的可见光近红外推扫式高光谱相机由深圳市中达瑞和科技有限公司自主研发与生产制造，拥有超高光谱分辨率，覆盖400-1000nm波段光谱范围，可快速、精准获取观测目标的高光谱信息，广泛应用于挂载、便携、室内等应用场景。该产品可结合目标物的空间图像信息和光谱信息，利用目标物不同部位或成分的光谱特征，进行无损、无接触、快速高效的精准获取、发现识别、分类筛选和分析应用。

可见光近红外推扫式高光谱相机VIX-N110

采集样本

本案例选用霉变高粱和正常高粱2组样本，应用中达瑞和可见光近红外推扫式高光谱相机（VIX-N110），采集高粱在400nm～1000nm光谱波段范围内的数据信息，每隔5nm采集一次，每组进行10次光谱数据采集，并对其进行分析。

实拍图集(霉变高粱)

光谱图集（霉变高粱）

实拍图集(正常高粱)

光谱图集(正常高粱)

数据分析与模型训练

对单粒高粱样本区域内的所有高光谱曲线进行平均计算，取一条平均光谱曲线作为该粒高粱的特征曲线。霉变高粱共采集光谱特征170个，正常高粱共采集光谱特征152个，两组光谱特征数据如下图：

霉变高粱光谱特征曲线

正常高粱光谱特征曲线

霉变高粱与正常高粱光谱特征曲线对比

通过对两组样本光谱数据进行一阶导数处理，可看出多个特征波段存在，可对霉变高粱和正常高粱进行鉴别区分。

通过中达瑞和光谱云平台，把采集的霉变高粱和正常高粱的光谱数据放入数据集中，对多个样本进行标注，分析和模型训练，最后通过混合采集的正常高粱和霉变高粱光谱数据进行模型匹配，验证结果如下图。

如上图验证结果表明，基于光谱成像技术并结合机器学习模型训练方法能够准确地实现正常高粱与霉变高粱的鉴别，为客户大幅减少人工成本投入，且提升了霉变高粱检测效率与准确度。

高光谱成像技术可捕捉远大于可见光范围的光谱信息和图像信息，能看到普通可见光成像看不到的物质信息，在农品鉴别、分类、筛选应用广泛，也是未来成像技术主要发展方向之一。深圳市中达瑞和科技有限公司作为国内光谱成像行业产业化企业，拥有自主研发的分光器件、光谱相机、光谱软件和光谱智能云平台，产品与技术在科学研究、精准农业、生态环境、工业检测、资源勘探、生物医学、食品安全等领域得到广泛应用。未来，中达瑞和将持续攻难克坚，推动光谱成像技术从高端科研到工业应用、并最终到消费级应用，为各行业实现光谱数字化、智能化赋能。