可见/近红外漫反射光谱无损检测磨盘柿果实硬度的研究

建立可见/近红外光谱与磨盘柿果实硬度之间的数学模型,评价可见/近红外光谱技术无损检测磨盘柿硬度的应用价值。在可见/近红外光谱区域(570～1848nm),实验对比分析了不同数学建模算法、不同导数处理方法和不同散射及标准化处理的磨盘柿果实硬度定标模型。结果表明,应用偏最小二乘回归算法、一阶导处理和标准正常化和散射处理所建柿果实硬度定标模型的预测性能较优,模型的相关系数(Rc2)为0.7992,均方根误差(RMSEC)为2.0642;用该模型对40个预测样本进行预测,其相关系数(Rp2)为0.8267,预测均方根误差(RMSEP)为2.0223。研究表明,可见/近红外漫反射技术对磨盘柿果实硬度的快速无损检测具有可行性。     

可见/近红外漫反射光谱无损检测磨盘柿果实硬度的研究

建立可见/近红外光谱与磨盘柿果实硬度之间的数学模型,评价可见/近红外光谱技术无损检测磨盘柿硬度的应用价值。在可见/近红外光谱区域(570～1848nm),实验对比分析了不同数学建模算法、不同导数处理方法和不同散射及标准化处理的磨盘柿果实硬度定标模型。结果表明,应用偏最小二乘回归算法、一阶导处理和标准正常化和散射处理所建柿果实硬度定标模型的预测性能较优,模型的相关系数(Rc2)为0.7992,均方根误差(RMSEC)为2.0642;用该模型对40个预测样本进行预测,其相关系数(Rp2)为0.8267,预测均方根误差(RMSEP)为2.0223。研究表明,可见/近红外漫反射技术对磨盘柿果实硬度的快速无损检测具有可行性。      

近红外光谱技术快速检测猪肉新鲜度指标的方法研究

采用傅里叶变换近红外光谱技术建立猪肉新鲜度指标色泽（L^*,a^*,b^*值）、挥发性盐基氮（TVB-N）、酸度（pH值）的快速检测方法。实验中采集了4000～10000cm^-1范围的近红外光谱,选取4800～9350cm^-1为分析区域,描述了谱峰的归属。以常规分析测定值为建模基础数据,采用偏最小二乘（PLS）回归法建立猪肉新鲜度指标定量分析模型,并考察了近红外光谱预处理方法对模型的影响。用校正集和验证集样本分析模型预测的准确性。L^*,a^*,b^*,TVB-N,pH预测模型结果显示:预测集均方根误差（RMSEP）分别为1.84,0.812,0.355,1.31,0.163,校正集均方根误差（RMSEC）分别为1.57,0.678,0.363,1.76,0.113,相关系数分别为0.8183,0.8776,0.9256,0.8231,0.8041。样本的预测值与真实测定值之间没有显著性差异（p>0.05）。采用近红外光谱法能满足猪肉新鲜度指标的同时测定,与传统的化学分析方法相比,该方法具有快速、无损、简单等特点。     

可见/近红外漫反射光谱无损检测甜柿果实硬度

该研究的目的是建立可见/近红外漫反射光谱无损检测甜柿果实硬度的数学模型,评价可见/近红外漫反射光谱无损检测甜柿果实硬度的应用价值。果实硬度采用果皮脆性、果皮强度和果肉平均硬度作为评价指标。在可见/近红外光谱区域(400～2 500 nm),采用改进偏最小二乘法,对比分析了不同导数处理、不同散射及标准化处理的甜柿果实硬度定标模型。结果表明,对于果皮强度和果皮脆性,采用最小偏二乘法、一阶导数处理和标准多元离散校正处理建立的定标模型预测效果较好,RP2分别为0.858和0.862,SEP分别为0.094和0.157,RPD分别为2.47和2.63。对于果肉平均硬度,采用改进偏最小二乘法、一阶导数处理和标准正常化和去散射处理建立的定标模型预测效果较好,RP2为0.82,SEP为0.063,RPD为2.35。因此,可见/近红外漫反射光谱无损检测技术可用于甜柿果实硬度的无损检测。     

基于近红外光谱技术的微量有机磷农药的快速检测

针对现有的微量农药检测手段费时、复杂、前处理过程繁琐等不足,研究利用近红外光谱技术检测微量农药.制备两种不同的样品:不同浓度梯度的液体农药溶液样品和滤纸农药干燥样品,通过采取不同的光谱预处理手段,对比其相关系数和交叉验证均方差选择最适合的光谱预处理方法,采用偏最小二乘回归法建立预测模型.最后得出结论:滤纸农药干燥样品由于去除了绝大部分的水分使得检测精度相比较液体农药溶液样品有较大的提高,预测相关系数达到0.989,预测残差值为0.153,且相对分析误差为6.812,可以进行对农药浓度的定量检测.     

柑橘近红外光谱无损检测技术研究进展

柑橘是世界第一大水果,中国是柑橘生产和销售大国.现阶段我国柑橘产业存在各环节分离、加工技术粗糙、采后品质分级落后等问题,导致我国柑橘在国际市场上缺乏竞争力.对柑橘产品进行检测与分级是提高竞争力的有效手段,然而传统的柑橘品质检测手段如肉眼识别法、图像识别法、化学滴定法等存在费时费力、精度不高等缺陷,且化学滴定法等对样品具...     

基于可见/近红外高光谱成像技术的鸡蛋新鲜度无损检测

以400~1 000nm高光谱系统获得鸡蛋样本的高光谱图像,利用蒙特卡洛法检测异常样本,采用不同预处理方法处理原始光谱;应用竞争性正自适应加权算法(Competitive Adaptive Reweighted Sampling,CARS)、遗传偏最小二乘法(Genetic Algorithms PLS,GAPLS)和间隔蛙跳法(Interval Random Frog,IRF)对预处理后光谱数据提取特征波长;分别建立基于全光谱和特征波长的偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)和最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LS-SVM)鸡蛋新鲜度预测模型。结果表明:标准正态变量变换(Standardized Normal Variate,SNV)法为最优预处理方法;利用CARS、GAPLS和IRF分别选出8,35,74个特征波长;基于GAPLS提取的特征波长的LS-SVM模型最优,其校正相关系数(Rc)为0.899,预测相关系数(Rp)为0.832。表明基于高光谱成像技术的鸡蛋新鲜度无损检测是可行的。     

基于可见/近红外光谱技术的便携分析仪的应用

目的为解决水果内部品质信息的快速无损检测,自主研制了一台基于可见/近红外光谱技术的便携式分析仪,通过试验验证其可行性及所建模型的鲁棒性。方法以红富士苹果为检测对象,采集透射光谱曲线,与化学指标可溶性固形物含量(soluble solid content,SSC)分别建立基于平均光谱、基于各采样光谱的偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归模型,比较预测精度并对非同批次样本进行预测。结果试验表明该分析仪对苹果SSC具有较高的测量精度,特别是基于各采样光谱的PLS模型,对同批次样本预测相关系数(Rp)达到0.924,预测均方根误差低至0.429%Brix,预测精密度(平均偏差)低至0.136%Brix,对非同批次样本SSC表现出较强的鲁棒性能,预测均方根误差为0.531%Brix。结论通过此项研究,表明该便携分析仪可用于水果内部品质信息的定量分析,并建议采用基于各采样光谱建立的回归模型用于外来样本的预测。     

壶瓶枣轻微损伤可见/近红外光谱动态判别模型研究

为了研究快速识别轻微损伤壶瓶枣与完好壶瓶枣的有效方法,本文以轻微损伤壶瓶枣和完好壶瓶枣为研究对象,动态采集轻微损伤壶瓶枣和完好壶瓶枣的近红外光谱数据。采用S-G平滑与多元散射校正(MSC)相结合的方法预处理光谱数据,分别以预处理后的全光谱(FS)数据和采用主成分分析(PCA)法提取主成分、采用连续投影算法(SPA)提取特征波长作为输入变量,建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型,比较4种损伤壶瓶枣及完好壶瓶枣的判别准确性。结果表明:采用PCA提取主成分有较明显的优势,对4种损伤壶瓶枣的判别准确性均能满足实际要求,且采用PCA-LS-SVM模型对4种轻微损伤壶瓶枣和完好壶瓶枣的正确判别率最佳,分别达到100%、86%、100%、100%和100%,总的正确判别率为97.2%。该研究为轻微损伤壶瓶枣的动态判别提供了新的理论基础。     

近红外光谱技术快速检测甜叶菊中绿原酸含量

为实现甜叶菊中绿原酸含量的快速检测,该研究利用近红外光谱技术结合偏最小二乘法对甜叶菊绿原酸含量的光谱数据进行了近红外模型分析。结果表明,采用多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)+Savitzky-Golay卷积平滑预处理算法和无信息变量消除法(uniformative variable elimination, UVE)特征波长选择算法,绿原酸含量近红外模型的性能最好。该模型的交互验证相关系数(correlation coefficient in cross validation,R_CV)和交互验证残差均方根(root mean square error of cross validation, RMSECV)分别为0.945 3和0.263 1;验证集相关系数(correlation coefficient in validation,R_P)和验证集残差均方根(root mean square error of prediction, RMSEP)分别为0.952 1和0.247 2。...     

近红外光谱分析技术快速检测藕粉品质

目的 基于近红外光谱技术鉴别不同产地的藕粉样品与检测藕粉的掺假问题。方法 采集不同产地的藕粉样品的近红外光谱,在光谱预处理后采用相关系数法提取特征波长,以提取的特征波长变量构建偏最小二乘法-判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)、线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)以及支持向量机(support vector machine,SVM)模型,实现对不同产地藕粉的鉴别分析。同时,采集掺假地瓜粉、玉米粉、木薯粉的藕粉样品的近红外光谱,在样品类别已知情况下,运用K-Means聚类分析鉴别3种掺假类型的藕粉样品,在掺假类别未知下,运用基于局部密度判别的聚类算法进行判别。结果 以相关系数法提取的特征波长变量构建的PLS-DA、LDA和SVM三种模型对于不同产地藕粉样品的判别准确率均为100%。对于不同掺假类型的藕粉检测,在样品类别已知情况下,K-Means聚类分析能有效识别出掺假藕粉,识别精度为98.33%。在样品类别未知的情况下,基于局部密度判别的聚类算法可以有效识别出2%掺假率的藕粉样品。结论 近红外光谱技术能实现不同产地莲藕粉的快速鉴别,同时为隐蔽的藕粉掺假鉴别提供一种快速、高效、无损检测的分析方法,为藕粉的质量控制提供一定的理论基础。     

近红外技术对不同动物来源肉掺假的检测

采用近红外光谱结合主成分分析法(PCA)、判别分析法,分别建立了牛肉和羊肉中掺杂其它动物肉的定性鉴别模型,根据鉴别准确率评价模型的预测性能。采用近红外光谱结合PCA、偏最小二乘法(PLS),建立了掺假物的定量检测模型,根据模型对预测集样品的预测均方差(RMSEP)以及预测值与实测值间的相关系数(r)验证模型的预测能力。结果,牛肉掺猪肉模型对训练集和预测集的鉴别准确率分别为97.86%和91.23%,羊肉掺猪肉模型对训练集和预测集的鉴别准确率分别为98.28%和92.98%,羊肉掺鸭肉模型对训练集和预测集的鉴别准确率分别为99.59%和93.97%,羊肉掺假模型对训练集和预测集的鉴别准确率分别为97.57%和90.76%。牛肉掺假定量模型对训练集的交互验证均方差(RMSECV)和预测集的RMSEP分别为3.87%和4.13%,r分别为0.9505和0.9134;羊肉掺假定量模型对训练集的RMSECV和预测集的RMSEP分别为4.48%和4.86%,r分别为0.9306和0.9082。表明近红外技术结合一定的化学计量学方法可实现不同动物来源肉掺假的鉴别,且能够对掺假物进行定量检测。      

Non-destructive evaluation of maturity and quality parameters of pomegranate fruit by visible/near infrared spectroscopy

In this study, the potential of visible and near infrared spectroscopy was investigated to classify the maturity stage and to predict the quality attributes of pomegranate variety “Ashraf” such as total soluble solids content, pH, and titratable acidity during four distinct maturity stages between 88 and 143 days after full bloom. Principal component analysis was used to distinguish among different maturities. The prediction models of internal quality attributes of the pomegranate were developed by partial least squares regression. The transmission spectra of pomegranate were obtained in the wavelength range from 400 to 1100 nm. In this research several preprocessing methods were utilized including centering, smoothing (Savitzky–Golay algorithm, median filter), normalization (multiplicative scatter correction and standard normal variate) and differentiation (first derivative and second derivative). It concluded that different preprocessing techniques had effects on the classification performance of the model using the principal component analysis method. In general, standard normal variate and multiplicative scatter correction gave better results than the other pretreatments. The correlation coefficients (r), root mean square error of calibration and ratio performance deviation for the calibration models were calculated: r = 0.93, root mean square error of calibration = 0.22 °Brix and ratio performance deviation = 6.4 °Brix for total soluble solids; r = 0.84, root mean square error of calibration = 0.064 and ratio performance deviation = 4.95 for pH; r = 0.94, root mean square error of calibration = 0.25 and ratio performance deviation = 5.35 for titratable acidity.     

基于近红外光谱技术的茶籽油掺伪定性鉴别和定量分析

茶籽油是我国特有的高级食用油。近年来茶籽油掺伪现象层出不穷,本研究利用傅里叶近红外(FT-NIR)光谱与化学计量学相结合,获得一种快速对不同掺假类型（低芥酸菜籽油、大豆油、二元混合油）和不同掺假度（0%-100%）的茶籽油进行定性和定量检测的方法。基于近红外差异光谱进行判别分析（discriminant analysis,DA）,DA成功识别了不同掺假度的二元与三元混合茶籽油。通过对手动与自动筛选的不同波段结合不同预处理方法建立偏最小二乘法（Partial least squares,PLS）定量分析模型,最佳模型对掺假水平具有良好的预测性能,决定系数(R2)均大于0.91。校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)均接近于0。通过交叉验证,最佳模型的交叉验证相关系数均大于0.98,交叉验证均方根误差均小于0.05,表明筛选的最佳模型均具有良好的稳定性。通过外部验证,最佳模型对不同掺假类型的中、高掺假度（≥10%）的样品识别率高达100%。研究表明,利用近红外光谱技术结合化学计量学能够实现茶籽油掺假的快速、无损鉴定。     

基于近红外光谱的生鲜猪肉新鲜度实时评估

目的 运用近红外光谱对生鲜猪肉新鲜度进行实时评估。方法 利用多通道可见近红外光谱系统, 获取了猪肉表面380~1080 nm波长范围内的漫反射光谱数据, 采用多元散射校正(MSC)和变量标准化(SNV)的预处理方法, 然后使用偏最小二乘回归建立猪肉新鲜度的预测模型, 进而对猪肉新鲜度进行评价。结果 采用变量标准化处理后的偏最小二乘回归模型相对比较稳定, 建模效果比较好。对挥发性盐基氮 (TVB-N)的验证集的相关系数达到0.91, 对pH值的验证集的相关系数达到0.93。最后利用该模型对猪肉新鲜度进行评定, 评定准确率达92.9%。结论 实验中运用多点的测量方式提高了近红外检测的精度和稳定性, 对于实时检测评估生鲜猪肉的新鲜度有很大的潜力。     

基于近红外技术测定不同鲜肉中挥发性盐基氮含量

目的 应用近红外光谱技术快速检测猪肉、羊肉和牛肉的挥发性盐基氮含量。方法 本实验采集各种肉类的近红外光谱, 运用偏最小二乘法(partial least squares, PLS), 光谱经多种不同预处理方式并通过比较选择最优处理后, 建立挥发性盐基氮含量的近红外校正模型。结果 猪肉选择一阶导、S-G平滑方式, 羊肉选择二阶导、S-G平滑方式, 牛肉选择一阶导、Norris平滑方式。猪肉、羊肉和牛肉的挥发性盐基氮建模集相关系数分别为0.9069、0.9106和0.9587, 方根误差分别为1.12、1.64和2.20。结论 所建立的模型取得了较好的结果, 验证了近红外光谱技术对猪肉、羊肉和牛肉挥发性盐基氮进行定量分析的巨大应用潜力。     

间隔连续投影算法应用于近红外光谱苹果糖度模型的优化

目的采用一种改进的连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)筛选光谱区间变量,优化苹果近红外光谱模型。方法试验以半透射方式无损地获取134个苹果的光谱信息,再以标准方法破坏性检测其内部糖度指标,在光谱信息与糖度指标之间构建定量模型。区间连续投影算法(intervals SPA, iSPA)是根据各光谱区间之间的投影关系,选择那些具有共线性小的区间变量来构建偏最小二乘模型(partial least square,PLS)。尝试以全区间光谱划分的间隔数量从5到60,步长为5,以优化共线性小的间隔组合。结果当划分为20个间隔时,构建的PLS模型相比于其他划分间隔时的模型,具有较小的交互验证均方根误差和较少的入选变量,此时对预测集的预测均方根误差为0.521,优于常规连续投影算法线性回归和全区间PLS模型的预测性能。结论区间连续投影算法可用于光谱区间变量的筛选,结合偏最小二乘法可提高模型的预测性能。     

近红外光谱结合偏最小二乘法快速测定糖果中水分含量

采用近红外光谱(NIR)结合偏最小二乘法(PLS)建立了一种糖果中水分含量快速准确的测定方法。在12500~3600 cm^-1光谱范围内采集116批糖果的近红外漫反射光谱,并用减压干燥失重法测定其水分含量。通过比较不同参数对建模的影响,发现用多元散射校正法进行预处理,在11682.2~9826.1、8939.0~6267.9、5378.8~4487.8 cm^-1光谱范围内,主成分数为15时,应用PLS方法建立的糖果水分的定量分析模型效果最佳。所建立模型的相关系数为0.9716,校正均方根误差和验证均方根误差分别为0.97%和1.03%。该方法结果准确可靠、操作简便,可用于糖果中水分含量的快速检测。     

近红外光谱法快速检测甜菜糖度的模型优化

目的建立起近红外光谱技术关于甜菜糖度的最佳预测模型。方法研究了Savitzky-Golay平滑处理、Savitzky-Golay导数、均值中心化、差分求导、净分析信号、去趋势校正、标准正态变量变换和多元散射校正等8种预处理方法的多方法联用处理进行光谱数据的预处理,结合光谱波段优选,建立甜菜糖度与近红外光谱的预测模型。结果在进行模型的评价时,以误差均方根(SEP)、校正标准误差(SEC)与交叉检验误差(SECV)作为评价指标。结论发现经过光谱波段优选之后,结合Savitzky-Golay平滑、Savitzky-Golay导数、去趋势校正及均值中心化进行光谱数据的预处理得到的模型效果最佳。     

基于近红外光谱法的桑蚕丝接枝率快速定量测定

为解决蚕丝经化学接枝增重处理后,接枝率难以直接测定以及现有的热分析法检测耗时长、不适用于批量化快速检测等问题,提出了采用近红外光谱技术对蚕丝接枝率进行快速测定的方法。应用近红外光谱法结合化学计量学软件,选择偏最小二乘法,从光谱预处理、最佳主因子数选择以及建模谱区选择3个方面优化建立甲基丙烯酰胺接枝蚕丝的接枝率预测模型,得到所建模型的内部预测准确率为91.03%。使用19个已知参比值但未参与建模的样本对模型的稳健性进行验证,对预测值和参比值进行配对t检验,在给定显著水平α为0.05条件下,模型预测结果与称重法测试结果不存在显著性差异。结果表明,近红外光谱技术可为蚕丝接枝率的定量测定提供一种快速有效的分析方法。