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出版者:化学工业出版社

作者:陈兴国 王克太 编著

出品人:

页数:246

译者:

出版时间:2004-01-01

价格:25.0

装帧:简裝本

isbn号码:9787502550653

丛书系列:

图书标签:

• 微波化学
• 流动注射分析
• 分析化学
• 微波辅助分析
• 快速分析
• 环境监测
• 食品安全
• 化学分析
• 仪器分析
• 分析方法

好的，这是一本关于高光谱成像技术在食品质量与安全检测中的应用的图书简介。 --- 书名：《高光谱成像：赋能食品质量与安全检测的智能前沿》 内容概要 本书系统、深入地探讨了高光谱成像（Hyperspectral Imaging, HSI）技术在现代食品产业中，从原料验收、加工过程监控到终端产品质量与安全评估等关键环节的应用潜力与技术细节。随着全球食品供应链的日益复杂和消费者对食品质量要求的不断提升，传统检测方法在速度、准确性和非破坏性方面的局限性日益凸显。高光谱成像技术，作为一种能够同时获取食品样本空间结构信息和光谱特征信息的“成像光谱”技术，正成为解决这些挑战的理想工具。 本书内容涵盖了高光谱成像技术的基础理论、关键硬件组件的选择与优化，以及针对不同食品类型（如肉类、水果、谷物、海产品等）的定制化数据处理与分析策略。全书结构严谨，理论阐述与实际应用案例相结合，旨在为食品工程师、质量控制专家、农产品加工人员以及相关领域的研究人员提供一本兼具深度与广度的参考手册。 第一部分：高光谱成像技术基础与原理 本部分首先奠定了读者理解后续复杂应用的基础。 第一章：光谱学基础与成像原理 详细回顾了电磁波谱在食品组分（水、脂肪、蛋白质、色素等）识别中的作用。重点介绍了高光谱数据立方体的概念——如何将二维空间信息与一维光谱信息在三维数据结构中进行高效组织。对比了传统的彩色成像、多光谱成像与高光谱成像在信息捕获能力上的本质区别。 第二章：高光谱成像系统的关键组件与配置 深入解析了HSI系统的四大核心要素：光源、光学系统（包括分光元件如棱镜、光栅或滤光片阵列）、探测器（CCD/CMOS阵列）以及数据采集系统。特别探讨了两种主流采集模式——空间扫描（Line-Scan）和光谱扫描（Snapshot）的优缺点及其在食品检测场景中的适用性选择。对不同波段范围（可见光-近红外VNIR, 短波红外SWIR）的传感器特性进行了详尽的比较。 第三章：高光谱数据的预处理与校正 原始采集的高光谱数据往往受到噪声、光照不均和系统误差的严重影响。本章详细介绍了数据预处理的必要步骤，包括噪声去除（如Savitzky-Golay平滑）、辐射定标（将数字信号转换为物理反射率或透射率）、背景扣除、以及如何应对数据立方体中的“ আলোর陰影 (illumination shading)”效应。 第二部分：数据分析与信息提取核心技术 本部分聚焦于如何从高维度的HSI数据中有效地提取出与食品质量和安全相关的特征信息。 第四章：经典光谱特征提取方法 系统介绍了处理高维、高相关性HSI数据的传统方法。包括： 1. 波长选择（Wavelength Selection, WS）：利用方差分析、相关性分析等方法筛选出对目标指标最敏感的特征波长。 2. 降维技术：深入讲解主成分分析（PCA）在线性降维中的应用，以及如何通过特征向量的解释性指导后续建模。 3. 光谱指数构建：借鉴于遥感技术，如何通过计算特定波段的比值或差值来增强特定组分（如叶绿素、类胡萝卜素）的信号。 第五章：基于机器学习的定量与定性分析模型 阐述了现代化学计量学在HSI分析中的核心地位。 定量分析（Concentration Estimation）：详细介绍了偏最小二乘回归（PLSR）和多元全谱分析（MPLS）在线性定量建模中的应用。 分类与判别（Classification and Discrimination）：重点讲解了支持向量机（SVM）、随机森林（RF）在区分食品类别、新鲜度等级或污染状态中的性能优化策略。 第六章：深度学习赋能高光谱成像 面对复杂非线性关系和海量数据，本章引入了深度学习模型。探讨了如何利用一维卷积神经网络（1D-CNN）直接从光谱维度提取深度特征，以及如何结合二维卷积神经网络（2D-CNN）来融合空间上下文信息，实现更精准的缺陷检测和异物识别。 第三部分：高光谱成像在食品质量控制中的具体应用 本部分是全书的实践核心，展示了HSI技术在不同食品领域解决实际问题的案例。 第七章：肉类与水产品的新鲜度与腐败检测 探讨了HSI如何通过监测肌红蛋白的氧化状态（如高铁肌红蛋白的形成）和挥发性胺类物质的累积，实现对牛肉、禽肉和鱼类产品新鲜度的无损评估。重点展示了利用SWIR波段对脂肪酸氧化程度的实时监测。 第八章：谷物与豆类的内部损伤、真菌毒素与品质分级 在谷物处理线上，HSI被用于快速识别内部损伤（如虫蛀、破碎）、霉变（如黄曲霉毒素污染）以及蛋白质和淀粉含量的空间分布图谱绘制，实现精准的质量分级。 第九章：水果与蔬菜的成熟度、病虫害与内部缺陷检测 详细介绍了HSI在水果糖度（Brix）、酸度、硬度以及内部褐变、空心果等隐蔽缺陷检测中的应用。展示了如何通过构建特定植化素的光谱指纹，实现对特定病虫害（如柑橘溃疡病）的早期识别。 第十、十一章：油脂质量评估与食品加工过程的实时监控 探讨了HSI在监测食用油的酸价、过氧化值，以及通过油炸、烘烤等过程中的颜色和水分迁移的实时反馈控制。在加工线上，HSI可用于在线连续监测混合均匀度、结晶过程的形态控制等。 结语与展望 本书最后总结了高光谱成像技术面临的挑战（如数据处理速度、模型泛化能力、设备成本）和未来的发展方向，特别是与人工智能（AI）、物联网（IoT）的深度融合，展望了其在未来智能食品工厂中的核心地位。 --- 本书特色： 理论与实践并重： 既有坚实的化学计量学和光谱学理论基础，又包含大量来自工业现场的成功应用案例。 数据驱动方法详尽： 详细解析了从数据采集、预处理到高维建模的完整流程，特别是对深度学习在HSI中的应用进行了前瞻性介绍。 应用广泛性： 覆盖了从初级农产品到深加工食品的广阔领域，提供了一套通用的技术框架。 图像清晰、图表丰富： 包含大量真实的HSI数据立方体可视化结果、伪彩图以及模型性能评估图表，便于读者理解复杂的空间光谱信息。

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这本书的语言风格是一种典型的、略显古板的学术腔调，语句冗长，缺乏必要的精炼和可视化辅助。对于复杂的流体力学和电磁场耦合问题，作者倾向于用大段的文字进行描述，这极大地增加了读者的理解负担。我常常需要反复阅读同一段落，才能从错综复杂的从句结构中抽取出核心的物理或化学概念。如果这本书的目标读者群体是需要快速掌握和应用该技术的研究生或工业界工程师，那么这种表达方式无疑是低效的。专业的科技书籍，尤其是在交叉学科领域，应当追求清晰、简洁、直观的表达，多使用流程图、系统架构图、以及数学模型的可视化解释。遗憾的是，本书在这方面做得非常不到位，大量的空白页和简单的流程示意图，非但没有起到辅助理解的作用，反而更加剧了文本的枯燥感。最终的阅读感受是，我似乎读了一本关于“流动注射分析的原理概述”的教材，并硬性地在其中塞入了一些关于“微波加热的通用物理描述”，两者的结合显得生硬且不自然，完全没有达到技术交汇点所应有的创新火花。

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阅读体验简直像是在攀登一座被浓雾笼罩的山峰，你清晰地知道山顶藏着什么，但通往山顶的路标却模糊不清，甚至指引方向的地图充满了矛盾的标记。我本着学习如何构建一个高效、集成化的微波辅助流动注射系统的目标开始阅读，尤其关注关于样品预处理步骤如何被微波能瞬间激活或净化的部分。我对其中一节关于“微波对样品矩阵干扰的抑制效应”的讨论抱有极大的兴趣，心想这或许是本书的亮点所在。结果，那部分内容以一种近乎教科书式的陈述结束了，没有给出任何具体的参数范围、波长选择对不同有机物/无机物干扰的具体影响曲线，更没有对比传统加热方式与微波加热方式在降低检出限上的量化差异。这让我感觉作者仿佛只是在罗列一个“微波有助于分析”的普遍性结论，而不是提供一套可供工程师和研究人员直接应用的实践指南。这本书的结构松散，章节间的逻辑跳跃性很大，前一章还在讨论蠕动泵的流速校准，下一章就跳到了复杂的信号处理算法，中间缺失了将微波能量引入流路的关键技术桥梁，使得整本书读起来像是一本拼凑了不同领域基础知识的论文合集，而非一部聚焦于特定前沿技术的系统性专著。

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说实话，这本书的专业术语使用和行文风格让我感到有些时代的滞后感。在当前分析化学领域，数据处理和自动化控制已经高度依赖于先进的软件算法和高集成度的芯片技术，然而书中对仪器的描述，停留在上世纪末期那种机械式的、独立模块堆砌的阶段。例如，在描述流动池的设计时，重点放在了传统玻璃材质的耐腐蚀性和几何形状对流线的影响，却完全没有提及现代微流控芯片技术在提高传质效率和减小样品用量上的巨大潜力，更别提将微波发生器小型化、集成化到芯片级别的最新进展。这就像是你在期待一本关于量子计算的书，结果里面详细讲解了真空管的工作原理一样，信息严重脱节。对于那些希望站在当前分析技术最前沿的读者而言，这本书提供的知识深度不足以支撑他们进行创新性的系统开发工作，它更像是一份对“流动注射分析”历史发展的一个较为详尽的、但缺乏技术突破视野的综述，对于如何利用微波能实现分析流程的革命性突破，几乎没有提供任何有价值的启发或蓝图。

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这本书在图表和实验数据的呈现上，也显得尤为保守和缺乏说服力。一本关于“分析”技术的书籍，其核心价值在于展示分析方法的灵敏度、准确性和方法的鲁棒性。我翻阅了书中附带的所有实验案例，发现它们大多是针对非常简单的、标准溶液的检测，例如简单的重金属离子或特定阴离子的测定。这些案例所使用的检测器类型和灵敏度指标，甚至不如市面上许多普及型的便携式水质分析仪所能达到的水平。更令人费解的是，在涉及微波作用的实验部分，作者往往只是给出了一个简单的“处理后信号增强”的描述，却缺少关键的对照实验数据——即在相同流速、相同浓度下，未施加微波加热或采用传统加热方式时的基线信号和峰面积对比。这种证据的缺失，使得整本书对“微波”在分析中的独特优势的论证，显得苍白无力，无法在专业读者心中建立起足够的信任感。它未能成功地证明，在已经存在多种成熟的流动注射技术（如光度法、电化学法）的背景下，引入微波这一复杂变量，究竟能带来何种值得投入研发成本的“量变”或“质变”。

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这本《微波流动注射分析》的书，坦白说，初拿到手时我的期待值是比较高的。毕竟“微波”和“流动注射分析”这两个词组合在一起，听起来就充满了现代化学分析技术的尖端感。我原本设想的是，这本书会深入浅出地讲解如何利用微波技术来加速或优化传统的FIA（流动注射分析）过程，或许会涉及到一些前沿的微波辅助萃取、微波消解在FIA流程中的集成应用，以及如何利用微波加热实现更快速、更灵敏的反应动力学控制。然而，当我翻开第一章后，这种期待感就逐渐被一种困惑所取代。书中的内容似乎更侧重于对基础化学计量学和传统电化学传感器的详尽回顾，对于如何将“微波”这一核心技术点真正融入到“流动注射”的系统设计和优化中，着墨甚少。大量的篇幅被用来描述经典的氧化还原滴定原理和pH缓冲溶液的配制方法，这些内容在任何一本基础分析化学教材中都能找到，对于一本声称聚焦于特定高技术领域的专著来说，未免显得有些冗余和失焦。我期待看到的是复杂的射频或微波场耦合装置的设计图纸、优化模型，或是特定污染物在微波场作用下检测灵敏度提升的实证数据，但这些关键信息在全书中都像是捉摸不定的幽灵，只留下了一片对基础理论的重复叙述，让人不禁怀疑作者对书名所承诺的技术路线是否真的有足够深入的实践经验支撑。

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