0引言

油茶果采摘期受環(huán)境因素影響較大，不同地區(qū)的天氣、氣候、積溫、土壤肥力等條件不同，造成油茶果的成熟期有早有晚，因此油茶果的采摘時間應根據(jù)其具體成熟度而定…。油茶果采收前的最后一個月是油脂積累的高峰期，這段時間油茶果含油量增幅最為明顯，同時伴隨著內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的相互轉化。然而在此時期油茶果的外部形態(tài)特征如形狀大小、鮮果質(zhì)量、顏色等趨于穩(wěn)定，無明顯變化，從而給茶農(nóng)判斷油茶果的成熟度和最佳采摘期帶來一定的困難。故迫切需要提出一種快速準確地檢測油茶果成熟度的方法，為油茶果的精準采收作業(yè)提供幫助。

1、油茶果成熟期理化參數(shù)

從每一批次中取10個樣品進行油茶果果高、果徑、鮮果質(zhì)量、鮮籽質(zhì)量、出籽率、含油率、果殼含水率等理化參數(shù)的統(tǒng)計，取每一批次各理化參數(shù)的平均值作為該批次樣品的理化值，計算每個理化參數(shù)在整個采摘期內(nèi)的平均值和標準差，結果如表1所示。

可以發(fā)現(xiàn)油茶果的果高、果徑在整個采摘期內(nèi)出現(xiàn)些許的遞增，但遞增幅度很小，因此標準差較低，只有0.43 mm左右；鮮果質(zhì)量范圍在25～30g之間，鮮籽質(zhì)量范圍在10～15 g之間；油茶果的果殼含水率在采摘期內(nèi)有下降的趨勢，但下降的幅度較?。挥筒韫鲎崖试?5％～40％之間波動，油茶果含油率隨著采摘時間的推遲而遞增，增幅達到59％，其標準差為5.55％，比其他理化參數(shù)的標準差高很多，可見若提前采摘油茶果將造成茶油產(chǎn)量的嚴重損失。并且從采樣時間上看，11月10號油茶林中部分油茶果的果殼開裂，油茶果進入全面采收階段，至11月14號采收工作基本完畢，預留的5棵茶樹上的大部分油茶果的果殼開裂，有的油茶果己脫落在地，符合油茶果過熟期特征，將此時采集的油茶果作為對照組，發(fā)現(xiàn)其含油率基本保持穩(wěn)定，說明11月10號左右油茶果進入完全成熟期，此時采摘可使茶油產(chǎn)量最大化，并且陸續(xù)有油茶果果殼開裂并脫落導致難以收集，無法再推遲油茶林的整體采收時間。

因此本研究采用含油率作為油茶果成熟度的衡量指標，并結合表2給出其成熟度的定量判別標準：采收前30 d左右，且含油率為(22．00±1．00)％的樣品作為成熟度I；油茶果采收前23 d左右，且含油率為(24．00±1．00)％的樣品作為成熟度II；茶果采收前16 d左右，且含油率為(27．00±2．00)％的樣品作為成熟度III；茶果采收前9 d左右，且含油率為(31．50±2．50)％的樣品作為成熟度IV；油茶果采收期間，且含油率為(35．00±1．00)％的樣品作為成熟度V。成熟度等級I～V的油茶果樣品的成熟度依次遞增，成熟度V的油茶果為完熟期樣品。本實驗不包含過熟期樣品，因為過熟期的油茶果果殼開裂容易脫落，憑借人眼很容易判別，無需借助高光譜設備。將以上5種成熟度油茶果樣品的高光譜數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)集，用作成熟度的分類。

基于像素點的油茶果高光譜圖像曲率校正

油茶果果面曲率較大造成高光譜成像后每個像素點的光譜強度差異較大，并且從油茶果圖像的中心區(qū)域往果子邊緣處的光譜強度逐漸減小，導致邊緣處的光譜反射率比中心處低，直接使用這種狀態(tài)下數(shù)據(jù)進行建模分類的誤差較大，現(xiàn)使用均值歸一化方法進行校正。歸一化方法在光譜曲線預處理中有重要的應用，可以在一定程度上減小水果形狀對采集光譜的影響。

774 nm通道油茶果樣品的反射率與背景的反射率差異最大，因此該通道能清晰地顯示油茶果樣品的灰度圖。圖3是在774 nm波段校正前后油茶果反射率的偽彩色分布，可以直觀地看到校正后油茶果像素點的反射率分布比校正前更均勻，說明均值歸一化方法的有效性。

3、不同成熟度油茶果光譜特征分析

939個樣本曲率校正前后的光譜曲線圖見圖4，校正后的數(shù)據(jù)分布更加集中，數(shù)據(jù)特征更加明顯。670 nm處的吸收峰主要與油茶果殼中的花青素和葉綠素有判281，970 nm處的吸收峰與果殼中的水分有關。將5個不同成熟度等級的油茶果光譜數(shù)據(jù)分別取平均值，得到油茶果的成熟度曲線如圖5所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，不同成熟度油茶果的光譜強度差異主要體現(xiàn)在500～630 nm和720～970 nm之間。在500～630 nm之間，成熟度I和成熟度II樣品的反射強度差別較小，隨著采樣時間的推遲，成熟度III和成熟度IV樣品的反射強度較前者有所降低，成熟度V樣品的反射強度降至最低，該波段范圍內(nèi)呈現(xiàn)出油茶果的光譜反射率隨成熟度的增加而降低的規(guī)律。在720～970 nm之間，成熟度II～V樣品的反射強度隨成熟度的增加而降低，而從成熟度I～v樣品的反射強度經(jīng)歷兩次先增高后降低的過程，可能是與果殼中內(nèi)源激素含量的動態(tài)變化有關。在5個不同的采收時間點，成熟度曲線存在較明顯的區(qū)別，為成熟度分類提供了理論依據(jù)。

歡迎關注公眾號：萊森光學，了解更多光譜知識。

萊森光學（深圳）有限公司是一家提供光機電一體化集成解決方案的高科技公司，我們專注于光譜傳感和光電應用系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。