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基于高光谱成像技术的南果梨酸度无损检测方法

2024-04-12分类号:S661.2;TP391.41

【作者】张芳   邓照龙   田有文   高鑫   王开田   徐正玉
【部门】沈阳农业大学信息与电气工程学院  合肥市财政局  
【摘要】南果梨是一种重要的水果品种,其酸度是评估果品质量的重要指标之一。然而,传统的南果梨酸度检测方法通常需要破坏性采样和化学分析,不仅耗时费力,而且容易导致样品污染和浪费。因此,旨在探索一种基于高光谱成像技术的无损检测方法,以实现对南果梨酸度的快速、准确、无损检测。首先,采集室温20℃下不同贮藏天数南果梨的高光谱数据,其光谱波长范围为400~1 000 nm,并且通过理化实验测量南果梨样本的可滴定酸;其次,采用多元散射校正(multipli-cative scatter correction,MSC)、标准正态变换(standard normal variate,SNV)、Savitzky-Golay平滑滤波等多种方法对光谱数据进行预处理,建立偏最小二乘回归模型(partial least squares regression,PLSR),选择出建模效果最佳的预处理方法,结果显示MSC方法效果最优;然后结合连续投影算法(successie projection algorithm,SPA)提取特征波段,在700~900 nm范围内确定9个特征光谱变量;最后,以提取出的9个特征光谱变量作为输入矢量,分别建立PLSR模型、极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型以及遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化的BP神经网络模型。研究结果表明,基于MSC预处理和SPA算法特征提取的PSO-BP模型预测精度最高,效果最好,预测集决定系数Rp2=0.911,RMSEP=0.032。可见,基于高光谱成像技术的SPA-PSO-BP模型可用于南果梨酸度的检测,为南果梨的品质评价提供参考。
【关键词】高光谱成像技术  南果梨  酸度  BP神经网络  PSO-BP模型
【基金】辽宁省教育厅基础研究项目(JYTMS20231285)
【所属期刊栏目】沈阳农业大学学报
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