基于高光谱成像技术的长枣表面农药残留无损检测

利用近红外高光谱成像技术对灵武长枣的表面农药残留进行无损检测研究。采用Kubelka-Munk校正和SavitzkyGolay卷积平滑对900~1 700nm波段范围内的原始光谱进行预处理,选取最优的预处理方法;运用偏最小二乘回归系数选择特征波长,建立全波段和特征波长下的偏最小二乘农药残留预测模型。结果表明,经过Kubelka-Munk+Savitzky-Golay卷积平滑处理后的光谱建模效果最好,且利用特征波长建立的长枣表面农药残留校正和验证模型的相关系数和均方根误差分别为0.86,0.85和0.000 32,0.000 33,优于全波段建立的模型。研究表明,采用高光谱成像技术对灵武长枣表面农药残留的无损检测是可行的。     

基于拉曼光谱技术的冷鲜牛肉高铁肌红蛋白及其酶活性检测

以冷鲜牛肉为研究对象,采用拉曼光谱技术建立一种适用于冷鲜牛肉表面高铁肌红蛋白相对含量与其还原酶活性的无损、快速检测方法.选择900 cm-1～1700 cm-1波段,进行原始光谱与不同光谱预处理方法比较.结果表明,高铁肌红蛋白光谱经归一化预处理与还原酶活性经卷积平滑处理后能取得较好的校正模型与预测模型;利用偏最小二乘回...     

高光谱成像技术对灵武长枣果皮强度的无损检测

利用高光谱技术对灵武长枣果皮强度检测进行研究,为灵武长枣外部品质无损检测提供科学方法。采集120个灵武长枣的400~1000 nm的高光谱图像,对光谱数据进行预处理;应用连续投影算法(SPA)、正自适应加权算法(CARS)和无信息变量消除法(UVE)对原始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(PLSR)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)果皮强度预测模型。结果表明:采用标准正态变换(SNV)预处理算法效果最优,其PLSR模型的交叉验证相关系数(Rcv)为0.8207,交叉验证均方根误差(RMSECV)为9.9630;利用SPA、CARS和UVE法从全光谱的125个波长中分别选取出29个、31个和31个特征波长;而基于全光谱建立的LS-SVM模型效果最优,其预测相关系数(Rp)为0.9555,预测均方根误差(RMSEP)为3.8282;研究结果表明基于高光谱成像技术采集的灵武长枣漫反射光谱进行果皮强度无损检测具有可行性。     

基于近红外光谱技术的信阳毛尖品质判别研究

近红外光谱(Near-infrared spectroscopy,NIRS)技术作为一种快速无损检测方法,在许多领域广泛运用,尤其是在食品领域中的应用更加广泛。信阳毛尖茶是我国十大名茶之一,品质优异。本文通过采集三种不同等级信阳毛尖茶800~2500 nm处近红外光谱信息,对三个不同等级信阳毛尖茶的所有波长的响应进行单因素方差分析,选择了数据分析的波长范围;通过小波变换滤噪,对原始光谱进行预处理,采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)和偏最小二乘法(PLS)对信阳毛尖茶品质进行判别。结果表明茶样品800 nm~1800 nm波长范围的近红外光谱数据可用于预测信阳毛尖茶品质;OPLS-DA分析表明三个不同等级信阳毛尖茶可以有效区分;所建立的PLS预测模型,理论值和预测值之间具有良好的相关性,相关系数为0.994,预测准确率为100%,交叉验证均方根误差(RMSECV)为0.090,表明模型预测准确、可靠。本研究建立的NIR光谱结合PLS分析方法可以用于快速无损检测河南信阳毛尖茶的等级品质。     

NIR高光谱成像技术检测冷鲜羊肉嫩度

利用900~1700 nm近红外高光谱成像系统对冷鲜羊肉嫩度进行快速无损检测研究。采集冷鲜羊肉(1~8 d)表面的高光谱散射图像,提取样本感兴趣区域反射光谱曲线并用剪切力值表征冷鲜羊肉的标准嫩度。以原始光谱、特征区域光谱和Savitzky-Golay卷积平滑预处理光谱建立冷鲜羊肉嫩度的偏最小二乘回归(PLSR)模型,预处理的特征区域光谱建立的模型效果更优。结果表明:特征区域光谱可有效替代全波段光谱,经过S-G卷积平滑预处理后,模型预测效果最佳,预测相关系数(Rp)和均方根误差(RMSEP)分别为0.773和1.060。研究表明:利用近红外高光谱成像技术结合偏最小二乘回归法对冷鲜羊肉嫩度的快速无损检测是可行的。     

基于近红外光谱技术的马铃薯全粉蛋白质无损检测

为了探索一种简捷、高效、快速、无损的马铃薯全粉品质的检测方法,近红外光谱技术被应用到马铃薯全粉蛋白质的无损检测研究中。以120个经过真空微波冷冻干燥技术处理的不同品种马铃薯为样品,进行光谱采集及相应的化学值测定,采用多元散射校正和SavitzkyGolay卷积平滑对1200~2400 nm波段范围内的原始光谱进行预处理,选取最优的预处理方法;运用主成分回归分析法与偏最小二乘回归系数分别选择特征波长,并根据蛋白质基团的特征光谱区间选取特征波段,建立全波段、特征波段和特征波长下的主成分回归和偏最小二乘蛋白质预测模型。结果为:经过多元散射校正处理后的光谱建模效果最好,且运用偏最小二乘回归系数选择特征波长建立的马铃薯全粉蛋白质校正和验证模型的相关系数和均方根误差分别为0.9693、0.2937和0.9779、0.3304,优于全波段和特征波段建立的模型。研究表明,采用近红外光谱技术对马铃薯全粉蛋白质的无损检测是可行的。     

可见-近红外高光谱成像技术对灵武长枣VC含量的无损检测方法

为探究基于高光谱成像技术预测灵武长枣VC含量的可行性并寻找最佳预测模型。采集100?个长枣样本在波长400～1?000?nm处的高光谱图像,对光谱数据进行预处理;应用遗传算法（genetic algorithm,GA）、连续投影算法（successive projection algorithm,SPA）和竞争性正自适应加权（competitive adaptive reweighted sampling,CARS）算法对原始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（partial least squares regression,PLS）和最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LSSVM）VC含量预测模型。结果表明,采用标准正态变换预处理算法效果最优,其PLS模型的交叉验证相关系数为0.839?5,交叉验证均方根误差为16.248?2;利用GA、SPA和CARS从全光谱的125?个波长中分别选取出12、5?个和26?个特征波长;基于CARS建立的PLS模型效果最优,其Rc、Rp、校正均方根误差、预测均方根误差分别为0.896?2、0.889?2、10.746?2%、12.145?3%。研究结果表明基于高光谱成像技术对灵武长枣VC含量的无损检测是可行的。     

基于可见-近红外光谱预测灵武长枣脆度及模型优化

利用可见-近红外光谱对在4℃下冷藏24 h的灵武长枣脆度进行检测,并建立了最优模型。通过400~1 000 nm高光谱成像系统采集了112个长枣图像,对原始光谱与经SNV,MSC、S-G、1ST、2ND、SNV+1ST、MSC+1ST、SNV+2ND、MSC+2ND、SNV+S-G、MSC+S-G预处理后光谱的偏最小二乘回归(PLSR)模型进行了对比分析;采用主成分分析法(PCA)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权法(CARS)提取特征波长,分别建立偏最小二乘回归(PLSR)和主成分回归(PCR)模型;将经预处理后的简化PLSR模型与全波段PLSR模型进行了对比分析。结果表明,采用标准归一化法(SNV)预处理后的PLSR模型优于原光谱及其他预处理方法;提取特征波长后建立的CARS-PLSR模型优于CARS-PCR模型和全波段PLSR模型,其相关系数(RP)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.919、1.121。这表明,基于可见-近红外光谱检测冷藏灵武长枣脆度是可行的,SNVCARS-PLSR模型最佳。     

基于近红外光谱的大豆水分和粗脂肪含量的快速检测

基于近红外光谱技术快速检测大豆中水分和粗脂肪含量。方法 首先采集350-2500 nm光谱范围的大豆近红外光谱,采用光谱-理化值共生距离（SPXY）算法将大豆样本划分为校正集样本与测试集样本,然后对原始光谱分别采用多元散射校正(MSC)、标准正态变量交换(SNV)、归一化（Nor）等9种方法进行预处理,最后使用偏最小二乘回归(PLSR)分析方法建立模型对样本进行定量分析。结果 原始光谱经过多元散射校正后建立的偏最小二乘回归模型对水分的预测精度最高,其校正集和测试集的相关系数分别为0.8964和0.9055 , 均方根误差分别为0.4211和0.5933;原始光谱经过归一化处理后建立的偏最小二乘回归模型对粗脂肪的预测精度最高,其校正集和测试集的相关系数分别为0.9084和0.9295 , 均方根误差分别为0.6897和0.6462。结论 近红外光谱（NIRS）结合预处理及偏最小二乘回归法,可以快速、准确的检测大豆水分和粗脂肪含量。     

基于NIR高光谱成像技术的滩羊肉内部品质无损检测

利用近红外高光谱成像技术对滩羊肉蛋白质和脂肪含量、pH值进行无损检测研究。通过高光谱系统(900~1700 nm)采集69个羊肉样本信息,先对全波段下的原始光谱和预处理后光谱建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,对比优选出最佳预处理算法,后采用PLSR的加权β系数法提取特征波长,建立特征波长下各品质参数的PLSR模型,分析预测效果。结果表明:羊肉蛋白质、脂肪含量、pH值最佳预处理方法为基线校准(Baseline)、多元散射校正与S-G卷积平滑结合算法(MSC+SG)和原始光谱;利用特征波长建立预测模型,决定系数(RP2)分别为0.83、0.86和0.72,预测均方根误差(RMSEP)为0.57、0.09和0.12,可替代全波段建模。利用近红外高光谱成像技术对羊肉内部品质进行快速无损检测是可行的。     

基于高光谱技术的香肠亚硝酸盐快速检测方法

选取7个不同储藏时期的香肠分别进行亚硝酸盐含量检测和对应的光谱数据采集,并用Savitzky-Golary法进行光谱数据预处理,以减少光谱数据的噪声;在预处理后的光谱数据基础上,用偏最小二乘回归系数法提取出29个特征波长;对比分析了特征波长和全波长下香肠中亚硝酸盐含量预测模型的检测精度。结果表明:全波长下的回归模型预测结果均高于特征波长下,且全波长下偏最小二乘回归模型优于主成分回归模型,表征偏最小二乘回归模型精度的决定系数和均方根误差分别为0.982 9和0.059 2。说明全波长下的光谱信息更适用于香肠储藏过程中亚硝酸盐含量高光谱检测模型的构建。     

基于高光谱成像技术的金银花霉变检测模型

利用高光谱成像技术,研究一种快速、准确、无损检测金银花霉变程度的方法。通过比较Savitzky-Golay(SG)卷积平滑、多元散射校正(MSC)和SG-MSC 3种预处理方法对偏最小二乘算法(PLS)建模效果的影响,得到SG-MSC为建模最优预处理方法。使用连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)选择经预处理后光谱的特征波长,并分别建立偏最小二乘判别(PLS-DA)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的判别分析模型。结果表明,光谱经SG-MSC预处理后,应用CARS提取特征波长并建立LS-SVM判别分析模型为金银花不同霉变程度最优判别模型,其训练集与验证集的正确率均达到100%。利用高光谱成像技术能够快速无损、有效地鉴别金银花霉变程度,并且在特征波长下能实现金银花霉变程度的快速判别分析。     

基于高光谱的茄子外部缺陷检测

利用高光谱(900～1700nm)对完好、木栓化和烂果茄子进行识别研究。共采摘了252个茄子样本,包含完好茄子170个,木栓化茄子60个和烂果茄子22个,利用高光谱成像系统采集完好、木栓化和烂果3种区域一共252个样本的高光谱图像,然后提取合理的感兴趣区域(ROI)获得样本光谱数据。采用多种预处理方法进行光谱预处理,建立偏最小二乘(partial least squares method,PLS)判别分析模型,结果表明,经normalize预处理后模型的预测效果最好,因此选择normalize作为预处理方法。基于预处理后的光谱数据,采用连续投影法(SPA)、回归系数法(RC)和竞争性自适应重加权算法(CARS)提取特征波长,并分别建立偏最小二乘(PLS)和多元线性回归(MLR)判别模型进行研究。结果表明:CARS-MLR模型对3种类型样本鉴别效果最佳,其校正集决定系数Rc2为0.94,预测集决定系数Rp2为0.90,RMSEC和RMSEP分别为0.19和0.21,预测集判别准确率达到96.82%。本研究采用高光谱可以对完好、木栓化和烂果茄子进行有效鉴别,为茄子的缺陷无损检测提供了理论参考。     

可见/近红外光谱技术无损检测新鲜鸡蛋pH及蛋白质的研究

本文利用可见/近红外光谱技术检测新鲜鸡蛋p H和蛋白质。分别采集新鲜鸡蛋在400~1000 nm和900~1700 nm波长范围的漫反射光谱,使用多元散射矫正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)等光谱预处理技术,选择最佳的预处理方法,使用偏最小二乘法(PLS)建立p H和蛋白质模型并对其进行评价。结果表明,基于900~1700 nm波长范围的光谱获得的p H模型较好,其校正集相关系数为0.948,预测集相关系数为0.855;基于400~1000 nm波长范围的光谱获得的蛋白质模型较好,其校正集相关系数为0.927,预测集相关系数为0.906。研究表明,可见/近红外光谱技术可以较好的预测新鲜鸡蛋的p H和蛋白质,为鸡蛋营养成分的快速无损检测提供新的思路和方法。     

显微高光谱技术检测肌细胞中超氧化物歧化酶活力的方法研究

利用可见显微高光谱技术对羊肉肌细胞中的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力进行检测。通过显微高光谱系统(380~980 nm)采集223个显微图像,根据样本光谱的反射率提取感兴趣区域并结合SOD酶活力建立模型。对原始光谱结合偏最小二乘回归模型,进行样本集划分及多种光谱预处理的模型对比分析,优选出多元散射校正为预处理方法,采用6种方法提取特征波长,并根据特征波长建立偏最小二乘回归、多元线性回归、主成分回归三种模型。结果显示,建立基于竞争性自适应重加权法挑选特征波长的多元线性回归模型最优,预测集的相关系数和均方根误差分别为0.8351和21.3578 U/mg·prot。采用显微高光谱成像技术对肌细胞内超氧化物歧化酶活力的检测是具有可行性的。     

红外光谱法对霍山石斛的鉴别

傅里叶变换红外光谱能反映特定分子官能团的振动模式,具有较好的指纹特性,是一种常用鉴别方法。利用傅里叶变换红外光谱技术测定霍山产的3种石斛的红外图谱,应用主成分分析和正交偏最小二乘判别分析处理数据以鉴别霍山石斛。结果表明,不同石斛的红外图谱峰型相似,相比主成分分析,红外光谱应用正交偏最小二乘判别分析方法更能有效地鉴别出霍山石斛,模型正确率更高。因此,红外光谱应用正交偏最小二乘判别分析是实现霍山石斛快速鉴别的一种有效方法。     

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。     

基于近红外光谱技术的米糠粕主要成分分析

为探索米糠粕营养成分的近红外快速测定方法,采集261个米糠粕样品的近红外光谱,分别经过标准正态变量变换、去趋势校正、多元散射校正等20种方法进行预处理,在1000~1799 nm波长范围内,结合化学方法测定数据采用偏最小二乘法、主成分分析结合人工神经网络法、偏最小二乘结合人工神经网络法建立米糠粕营养成分近红外定量模型。结果发现,在3种建模方法中,偏最小二乘法结合人工神经网络法建立的模型效果最好,预测精度最高,所得的水分、灰分和粗蛋白近红外定量模型的相关系数分别为0.9593、0.9168和0.9626。     

旋转速度对壶瓶枣损伤检测影响的研究

基于实验室搭建的近红外光谱检测装置,对不同旋转速度下壶瓶枣的三种损伤样本进行检测识别,探明旋转速度对损伤检测的影响。依据壶瓶枣检测的旋转速度理论计算结果,利用Fieldspec 3光谱仪采集1.5 r/min、2.0 r/min和2.5 r/min三种旋转速度下不同损伤壶瓶枣的光谱信息,基于PLS模型及其判别指标从13种预处理方法中寻找不同旋转速度下的最佳的预处理方式。通过偏最小二乘回归系数法（PLSRC）和连续投影法（SPA）提取光谱特征波长点,然后建立偏最小二乘分析(PLS-DA)、极限学习机（ELM）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）三种判别模型。结果表明：旋转速度对壶瓶枣损伤检测存在影响,三种旋转速度下的最佳模型分别为PLSRC-LS-SVM、PLSRC-PLS-DA和PLSRC-PLS-DA,判别准确率分别为92.30%、88.46%和86.54%,1.5 r/min建立的PLSRC-LS-SVM识别率最高。且随着旋转速度的增加,损伤识别率呈下降趋势。该研究为鲜枣在线检测设备的开发提供理论支持。     

基于近红外光谱的猪肉新鲜度无损检测 方法的改进

目的采用可见/近红外光谱技术,结合岭回归偏最小二乘对猪肉新鲜度进行定量分析。方法利用自行搭建的可见/近红外光谱检测系统,采集62个猪肉样品表面380~900 nm范围内的反射光谱数据,进行标准正态变量变换(standard normal variable transform,SNVT)预处理后,建立偏最小二乘(partial least square regression,PLSR)模型。利用模拟退火算法(simulated annealing,SA)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)进行岭参数寻优,建立猪肉挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)的岭回归模型。结果所建模型的相关系数和误差分别为0.9819、1.2785 mg/100 g和0.9781、1.4628 mg/100 g。结论所建立的模型取得了较好的结果,利用岭回归偏最小二乘实现了对最小二乘估计的改良,更加验证了可见近红外光谱技术对猪肉新鲜度进行定量分析的巨大应用潜力。