基于线扫描拉曼高光谱系统的奶粉中硫氰酸钠无损检测研究

高光谱图像不仅包括目标对象完整的图像信息，每个像素点内还包含了一条光谱数据，该技术能够实现对目标对象某一成分的空间分布展示。本研究搭建了一套线扫描拉曼高光谱成像系统，探索针对大面积奶粉样本的硫氰酸钠快速无损检测。研究首先测量了硫氰酸钠产生的拉曼信号在脱脂奶粉层中的穿透情况。然后制备了10种不同浓度的硫氰酸钠奶粉混合样本并采集了高光谱图像，通过高斯窗平滑法和airPLS基线校正方法对拉曼光谱进行了预处理。预处理后提取2068.48 cm-1位移处的单波段图像进行分析，结合二值化方法最终获得了样本中硫氰酸钠颗粒的含量以及空间分布。结果显示，在2068.48 cm-1单波段图像中，感兴趣区域内所有像素点的拉曼强度平均值随着硫氰酸钠含量的增加呈线性增长，其决定系数R2达到了0.9915。在二值图像结果中，感兴趣区域内所有硫氰酸钠检测点之和随着硫氰酸钠含量的增加呈指数增长，其决定系数R2为0.9903。在本实验方法中，单次检测奶粉样本的总面积达到80 mm ×80 mm，检测时不接触、不破坏样本，混合样本中硫氰酸钠含量的检测限可达0.01%。研究结果表明，拉曼高光谱成像系统能够快速、无损且大面积的检测出奶粉中的硫氰酸钠，并且可以直观的展示硫氰酸钠颗粒的具体分布，在实际检测应用中该方法具有巨大潜力。