Application of hyperspectral imaging vegetation indices for avocado fruit sorting | Применение вегетационных индексов гиперспектральных изображений для сортировки плодов авокадо

Английский. The studies aimed to assess the information value of vegetation indices calculated from hyperspectral images of avocado fruits for their sorting according to the physiological state during storage. The work was carried out in July 2021. Four vegetation indices were used: normalized difference vegetation index (NDVI), including its modification (NDVI679/757), harvest maturity index (CFI) and plant water index (PWI). Hyperspectral images were recorded using a portable camera, and spectral signatures of the avocado fruit were selected. The principal component method revealed the most informative spectral regions, 679-757 nm and 900-970 nm, which were used to calculate and modify vegetation indices. During the calculations, it was found that as the values of the PWI index increase, the NDVI and NDVI757/679 indices decrease. At the same time, the modified NDVI757/679 index has a higher inverse relationship with PWI (R2=0.99) than NDVI with PWI (R2=0.95). According to the values of two vegetation indices (PWI, NDVI679/757), using them as grayscale pseudo-colours, hyperspectral images were visualized. This made it possible to reveal the changes in the physiological state of avocado fruit, namely darkening and the moisture content increasing in the exocarp, which are not clearly determined by organoleptic evaluation. The proposed approach makes it possible to use hyperspectral information to determine consumer maturity and sort avocado fruits according to their physiological state during storage in commercial organizations.

Русский. Цель исследования - оценка информативности вегетационных индексов, рассчитанных по гиперспектральным изображениям плодов авокадо, для их сортировки по физиологическому состоянию в период хранения. Работу выполняли в июле 2021 г. Использовали 4 вегетационных индекса: индекс нормализованного различия произрастания (NDVI), в том числе его модификацию (NDVI679/757), индекс потребительской зрелости (CFI) и индекс растительной воды (PWI). Гиперспектральные изображения регистрировали с использованием портативной камеры и проводили отбор спектральных сигнатур плодов авокадо. Методом главных компонент выявлены наиболее информативные спектральные области – 679…757 нм и 900…970 нм, которые использовали для расчета и модификации вегетационных индексов. Обнаружено, что по мере роста величин индекса PWI уменьшаются индексы NDVI и NDVI757/679. При этом модифицированный индекс NDVI757/679 обладает более высокой обратной взаимосвязью с PWI (R2=0,99), чем NDVI с PWI (R2=0,95). По величинам двух вегетационных индексов (PWI, NDVI679/757) с использованием их как псевдоцветов в оттенках серого проводили процедуру визуализации гиперспектральных изображений. Это позволило выявить изменения физиологического состояния плодов авокадо, а именно потемнение и увеличение влажности экзокарпия, явно не определяемые при органолептической оценке. Предложенный подход дает возможность использовать гиперспектральную информацию для определения потребительской зрелости и сортировки плодов авокадо по их физиологическому состоянию в период хранения в коммерческих организациях.