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[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
王浩云 李晓凡 李亦白 孙云晓 徐焕良
[目的]为解决水果品质无损检测中成本、效率、精度问题,提出了一种基于高光谱图像和三维卷积神经网络(3D-CNN)的苹果高光谱多品质参数同时检测方法。[方法]使用高光谱成像系统获取400～1 000 nm波段的苹果样本的高光谱反射图像并使用S-G平滑法对原始图像进行去噪处理,在此基础上,对采集到的高光谱图像通过多感兴趣位置的选取以及间隔波段抽取重组的方法进行样本扩充,再利用三维卷积神经网络建立样本扩充后的苹果高光谱图像与苹果糖度、硬度、含水量的多任务学习模型,通过该模型实现对苹果的糖度、硬度、含水量等品质参数的无损检测。[结果]采集245个苹果的高光谱图像及其对应的品质参数信息,通过样本扩充的方法将原始数据集扩充至9 800个样本后进行建模和验证。结果表明:本算法建立的苹果糖度、硬度、水分的分类模型,在糖度类间隔为1°Brix、硬度类间隔为0.5 kg·cm~(-2)、含水量类间隔为10%的情况下,糖度、硬度、水分的预测准确率分别为93.97%、92.29%和93.36%,回归模型糖度、硬度和水分的相关系数最高分别达到0.827、0.775和0.862,比最优的传统算法分别提高15.0%、17.0%和17.2%。[结论]本算法能够较准确实现苹果高光谱多品质参数同时检测,且相对传统方法预测精度有较大提升。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
刘思伽 田有文 冯迪 张芳 崔博
苹果果实易发生病害，传统的苹果病害的检测不适应苹果分级在线检测的要求。为了实现病害苹果快速、有效的在线检测，采用高光谱成像技术对寒富苹果的炭疽病、苦痘病、黑腐病和褐斑病的病害果进行无损检测研究。根据正常区域与病害区域光谱相对反射率差异，提出改进流形距离方法。综合计算病害与正常区域，病害与果梗／花萼区域，正常与果梗／花萼区域的光谱相对反射率的总改进流行距离Ｌ值，从而从全波段中选择了３个特征波段，分别为７００，７６５，９０４ｎｍ。对７００ｎｍ特征波段下的图像进行阈值分割，以此获得掩膜图像，并对掩膜后的图像二次阈值分割提取感兴趣区域。将３个特征波段下对应的光谱相对反射率分别组合，作为ＢＰ神经网络的输．．．
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
宫元娟 周铁 屈亚堃 宁晓峰 张本华
苹果深加工和商品化等问题已成为制约苹果产业发展的瓶颈问题,针对苹果品质的无损检测具有现实意义。应用USB2000+可见/近红外光纤光谱仪对寒富苹果内部品质信息在线检测的可行性进行研究,分析在检测距离(37±1)mm,果盘运行速度0.2m·s-1,检测时间间隔为1s的前提下,不同的光谱预处理方法对苹果各品质模型的影响,并应用偏最小二乘法(PLS)对寒富苹果的可溶性固形物、总酸度及硬度做出相应的预测模型。结果表明:经二阶导数结合标准正态变量变化(SD+SNV)预处理方法建立的可溶性固形物预测模型最优,模型的测定系数(R2)0.9743,校验标准差(RMSEC)0.1503,预测标准差(RMSEP)...
关键词：
寒富苹果 可见/近红外光谱 光谱预处理
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
孟田源 王转卫 迟茜 赵凡 翁小凤
【目的】研究应用高光谱成像技术无损检测生长发育后期苹果糖度的可行性。【方法】以生长发育后期的＂富士＂苹果为对象，基于采集到的波长９００～１ ７００ｎｍ高光谱数据，建立预测苹果糖度的偏最小二乘（ＰＬＳ）、支持向量机（ＳＶｍ）和极限学习机（ＥＬｍ）模型，并比较主成分分析（ＰＣＡ）和连续投影算法（ＳＰＡ）２种数据压缩或特征波提取方法对预测模型精度的影响。【结果】采用ＰＣＡ方法可将全光谱压缩至９个主成分，采用ＳＰＡ从全光谱的２３０个波长中提取出了１３个特征波长，两者相比，ＳＰＡ能更有效地提高模型预测能力。预测生长发育后期苹果糖度的最佳模型为基于ＳＰＡ的ＰＬＳ模型，其预测集相关系数为０．９４５，均方根误．．．
关键词：
高光谱成像技术 苹果糖度 无损检测
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
夏俊芳 李小昱 李培武 王为 丁小霞
为探讨柑橘内部品质无损检测方法,通过3阶Daubechies小波4级分解,对柑橘近红外光谱进行消噪预处理,并运用偏最小二乘法建立了柑橘贮藏中可溶性固形物、糖度、酸度和维生素C含量的校正预测模型。结果表明:建立的可溶性固形物含量预测模型,其预测值与标准值的相关系数为0.954,预测校正均方差为0.418%,最优光谱波段为6 101.7-4 246.5 cm-1;建立的可溶性总糖含量预测模型,其预测值与标准值的相关系数达0.975,预测校正均方差为0.490%,最优光谱波段为7 507.7-6 097.8 cm-1;建立的总酸含量预测模型,其预测值与标准值的相关系数达0.948,预测校正均方差为0...
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
王巧华 马逸霄 付丹丹
禽蛋品质检测是食品安全和消费者权益的重要保障措施,传统禽蛋品质检测主要依赖人工进行,存在工作强度大、效率低且准确率波动大等弊端。光谱检测技术具有快速、安全、无损等优点,近些年来在禽蛋内部品质检测领域发展迅速。本文基于禽蛋的新鲜度、蛋白含量、脂肪含量、血斑肉斑、受精信息、种蛋性别、胚蛋活性等内部品质指标检测的有关研究,概述了近红外光谱、可见-近红外光谱、高光谱成像及拉曼光谱等光谱检测技术在禽蛋内部品质无损检测中的研究进展,分析总结了光谱检测技术在禽蛋无损检测中的应用特点与难点,并展望了其未来发展趋势,以期为我国蛋品无损检测研究及行业质量安全监管提供参考。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
王胜鹏 郑鹏程 桂安辉 滕靖 刘盼盼 叶飞 高士伟 马梦君 刘小英
应用近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIRS)技术结合多种算法对远安黄茶品质开展快速无损评价。首先通过扫描获得远安黄茶90个样品的近红外光谱,再利用11种不同方法对光谱进行预处理,剔除部分噪声信息,然后应用反向区间偏最小二乘法(backward interval partial least squares,Bi-PLS)筛选反映样品品质的特征光谱区间,应用遗传算法(genetic algorithm,GA)精准提取特征光谱波长,建立了5种黄茶品质预测模型,最后对光谱官能团信息进行解析。结果表明,最佳光谱预处理方法为多元散射校正,Bi-PLS筛选出的特征光谱区间主要为9 003.2～7 497.9 cm~(-1)、6 101.7～5 449.8 cm~(-1)和4 601.3～4 246.5 cm~(-1),GA筛选出75个特征光谱波长,建立的Bi-GA-PLS组合模型具有最佳的稳健性,可准确地预测远安黄茶样品外部品质分数(R~2=0.951,RMSEP=1.57,RPD=5.27),初步实现了远安黄茶品质的快速、准确预测。光谱信息解析结果显示,45个光谱波长反映-CH_x、C=O和-NH_x官能团信息,代表单糖、咖啡碱、茶氨酸和游离蛋白质等内含成分物质,30个光谱波长反映O-H、酰胺键以及C-H和C-C伸缩的组合频信息,代表木质素、淀粉、纤维素等多糖内含成分物质。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
张芳 邓照龙 田有文 高鑫 王开田 徐正玉
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。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
田有文 牟鑫 程怡 胡博
为了研究检测苹果表面轻微损伤的有效的方法,以红富士苹果为试验样本,通过高光谱成像采集系统采集苹果样本的高光谱图像,根据正常苹果表面区域和刚损伤、损伤后(3,10,24h)的损伤区域光谱反射率平均曲线得到有效光谱区域;用掩膜法对图像进行背景分割,并基于有效光谱区域做主成分分析,选取第四主成分(PC4)提取损伤区域,运用阈值分割的方法建立提取损伤区域的算法模型;应用该算法模型对正常苹果和损伤苹果进行检测。检测结果表明:正常苹果样本正确检测率达到100%,损伤苹果样本的正确检测率为97.5%,总体检测精确度高达98.75%,说明利用高光谱成像技术可以有效快速检测出苹果表面的轻微损伤。
关键词：
高光谱成像 轻微损伤 检测 苹果
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
王铭海 郭文川 商亮 谷静思
【目的】研究基于近红外漫反射光谱的多品种桃可溶性固形物含量的无损检测技术。【方法】在获得3个不同品种桃近红外漫反射光谱的基础上,采用多元散射校正(MSC)方法处理原始光谱,以SPXY算法划分样品集,分别建立了可溶性固形物含量的偏最小二乘回归(PLSR)、极限学习机(ELM)和最小二乘支持向量机(LSSVM)预测模型,并比较和评价了移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)和连续投影算法(SPA)优选有效特征波长对于简化模型运算量、改善模型预测性能的影响。【结果】虽然全光谱可以获得较好的识别效果,但是模型比较复杂;MWPLS与SPA优选的有效特征波长均能有效地减少建模变量并简化模型,但MWPLS在提高建...
关键词：
近红外光谱 桃 可溶性固形物 无损检测
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
田有文 邢晓琪 王小奇 崔博
为解决玉米茎秆虫害早期无损检测问题，以提供玉米虫害预测预警与精确喷药理论依据，利用高光谱成像技术，提出了分段混合距离方法，明确玉米茎杆玉米螟虫害无损检测的最优波段，提取单波段特征图像，分割虫孔，以实现对玉米螟的快速、准确、无损检测。首先通过对玉米茎杆高光谱图像的分析，根据玉米茎杆高光谱图像的玉米茎秆区域与背景区域各个波段的光谱反射率的差异，选取４５０ｎｍ的图像，利用阈值分割的方法，获得掩模图像。然后根据可见光波段５３０～６００ｎｍ范围和近红外波段７５０～９００ ｎｍ范围光谱相关性小的特点，应用混合距离作为测量参数，筛选最佳单波段、双波段组合，最终确定７５４．８ ｎｍ波段为最优波段。提取该波段的．．．
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
代芬 洪添胜 罗霞 洪涯 李岩
以砂糖橘为对象,建立基于可见-近红外光谱的砂糖橘总酸含量的无损检测方法。试验采集170个完整砂糖橘的500～2 500nm漫反射光谱,然后采用滴定法测定总酸含量。采用Sym8小波变换对光谱进行去噪预处理,并采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)结合间隔偏最小二乘法(interval partialleast squares,iPLS)优选波长,最终建立BPNN和偏最小二乘法(partial least squares method,PLS)总酸预测模型。结果表明:砂糖橘光谱的小波去噪方法产生的信噪比均值SNR=175.291 1,去噪信号与...
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
宫元娟 裴军强 李宏博 冯雨龙 宁晓峰
为可移动、快速、便携的利用可见/近红外光谱技术检测苹果糖度,基于嵌入式系统和可见/近红外光谱检测技术,开发了便携式苹果品质快速无损检测系统。以ARM11处理器为核心,以卤素灯光源和USB2000+可见/近红外光谱仪为光谱检测平台,在ARM11内嵌的Win CE6.0系统上,采用VS2005编程工具,设计出人性化的软件系统,并实现苹果的糖度值输出到LCD触摸屏上。以寒富苹果样本作为研究的对象,采集寒富苹果样本的可见/近红外光谱数据值,采取二阶微分、多元散射校正、平滑等方法对光谱进行预处理,选取485.019
关键词：
寒富苹果 糖度 近红外光谱 便携式
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