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。     

哈姆林甜橙果实内在品质的可见-近红外光谱无损检测法

采用可见- 近红外漫反射光谱技术,结合偏最小二乘法,以不同时间采摘的哈姆林甜橙果实为样品建立其可溶性固形物、含酸量和VC 的无损检测数学模型,同时对不同光谱预处理方法和不同建模波段范围对模型的预测性能进行对比分析。结果表明：原始光谱在400～1000nm 波段的模型预测精度较高。经多元散射校正和5 点移动平均平滑预处理后,果实可溶性固形物含量的PLS 模型最好,校正集样品的相关系数为0.995RMSEC和RMSEP分别为0.026%、0.028%;预测集样品的相关系数为0.992。经多元散射校正和9 点移动平均平滑预处理后,果实含酸量的PLS 模型最好,校正集样品的相关系数为0.997,RMSEC 和RMSEP 分别为0.012%、0.013%;预测集样品的相关系数为0.997。经多元散射校正和9 点移动平均平滑预处理后,果实VC 含量的PLS 模型最好,校正集样品的相关系数为0.998,RMSEC 和RMSEP 分别为0.009%、0.009%;预测集样品的相关系数为0.999。可见由不同时间采摘的果实组成的样品集所建立的数学模型可以提高模型的预测精度,从而提高模型的适用范围。应用可见-近红外漫反射光谱检测哈姆林甜橙果实的内在品质可行。     

基于可见/近红外高光谱成像技术的牛肉品种鉴别

利用可见/近红外高光谱成像技术实现荷斯坦奶牛、秦川牛、西门塔尔牛三个品种牛肉的快速无损鉴别。首先,对原始光谱进行预处理并对样本集进行划分;应用竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)和无信息变量消除算法(UVE)对预处理后的光谱数据提取特征波长;结合偏最小二乘判别模型(PLS-DA)、K最近邻(KNN)模型及支持向量机(SVM)模型进行全波段及特征波段鉴别分析。结果表明,一阶导数(FD)法为最优预处理方法,利用光谱-理化值共生距离法(SPXY)法划分后的样本模型预测性能最好;利用CARS、SPA和UVE分别选出24、17和19个特征波长;基于CARS法提取的特征波长所建的RBF-SVM模型的校正集与预测集正确率分别为100%、98.82%。由此可见,基于高光谱成像技术能够获得较好的牛肉品种鉴别效果。该研究可为牛肉品种的快速无损鉴别提供参考。     

基于CWT和GRNN的可见-近红外漫反射光谱检测樱桃糖度的研究

联合使用连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)和广义回归神经网络(generalized regression neural networks,GRNN)建立用于测定樱桃中糖含量的CWT-GRNN 预测校正模型。利用CWT 提取樱桃样本数据中反映含糖量的关键光谱特征,在CWT 域中选择3 个具有代表性的尺度,并在每个尺度下根据樱桃样本的可见- 近红外光谱的特征将其划分为4 个特征区间,从而构造12 个特征输入到GRNN,GRNN 的光滑因子取为0.0001。CWTGRNN模型对20 个预测样本集中的樱桃含糖量的预测相对误差在2% 以内。结果表明,可见- 近红外光谱技术可以快速、准确和无损地测定樱桃中的含糖量,本研究提出的方法可以用于果蔬产业的品质管理与控制。     

基于可见-近红外光谱的生鲜紫薯食味品质快速无损检测

目的建立可见-近红外光谱法快速无损检测生鲜紫薯的熟化黏度和甜度,并对其食味品质进行评价。方法以生鲜紫薯为研究对象,用竞争性自适应加权算法(competitive adaptibe reweighted sampling,CARS)筛选出生鲜紫薯预处理后的光谱数据的特征波长,再用偏最小二乘法(partial least square,regression,PLS)建立了生鲜紫薯熟化峰值扭矩和可溶性糖含量的定量预测模型。另外,选取12个生鲜紫薯根据划分分值区间法对紫薯食味品质进行评价。结果生鲜紫薯峰值扭矩模型预测集的相关系数r为0.9195,均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)为0.0526 Nm;可溶性糖含量模型的预测集的相关系数r为0.9515,RMSEP为0.3100 mg/g。结论基于可见-近红外光谱技术可以对生鲜紫薯食味品质进行初步快速无损评价,为鲜食性紫薯品质评价提供理论参考。     

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。     

基于可见/近红外光谱技术的红提成熟度判别模

成熟度是水果评价的重要标准,直接影响水果的品质和经济价值。针对红提采摘成熟度评判困难,果肉营养价值参差不齐、产品竞争力低等问题,建立基于可见/近红外光谱技术的红提成熟度判别模型。该研究选取红提生长过程的4个阶段（分别为：未成熟、半成熟、成熟、过熟）的样本并进行光谱信息采集。选择550 nm~1 000 nm的光谱波段建模,分别将经过预处理的光谱用竞争性自适应加权算法（Competitive Adaptive Reweighted Sampling,CARS）、无信息变量消除算法（Uniformative Variable Elimination,UVE）和连续投影算法（Successive Projection Algorithm,SPA）进行特征波长提取,建立支持向量机（Support Vector Machines,SVM）、极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）和偏最小二乘判别分析（Partial Least Squares Discriminant Analysis,PLS-DA）的判别模型,最终建立可见/近红外光谱技术的红提成熟度的最佳判别分类模型。研究结果表明,在Savitzky-Golay（SG）卷积平滑处理算法光谱预处理后运用SPA算法进行特征波段提取建立的ELM模型成熟度判别分类效果最佳,SVM模型次之,PLS-DA模型最差。因此,红提成熟度的最佳判别分类模型为SG-SPA-ELM,该模型的训练集和测试集的准确率分别为97.50%和96.67%。利用可见/近红外光谱技术对红提成熟度进行判别是可行的,该研究为红提成熟度的判别找到了一种新的无损检测方法。     

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。     

基于可见/近红外光谱预测枇杷糖度及模型优化

为实现枇杷糖度的快速无损检测,并探究开阳枇杷糖度最优预测模型。首先利用光纤光谱仪获取开阳枇杷的反射光谱,分析比较标准正态变换和多元散射校正方法对原始光谱数据的预处理效果;然后基于原始全光谱和预处理后的全光谱数据分别构建预测开阳枇杷糖度的偏最小二乘回归和主成分回归模型;最后,采用连续投影算法和竞争性自适应重加权算法（competitive adaptive reweighted sampling, CARS）筛选特征光谱,并基于特征光谱构建预测开阳枇杷糖度的多元线性回归（multi linear regression, MLR）模型。结果表明,采用CARS算法从785个全光谱中筛选了23个特征波长,不仅提升了预测模型的运算效率,而且建立的CARS-MLR模型具有最佳的校正性能（R_C=0.89,RMSEC=0.62）和预测性能（R_P=0.89,RMSEP=0.65,RPD=2.29）。这表明利用可见/近红外光谱技术结合化学计量学预测开阳枇杷糖度是可行的,且CARS-MLR模型相对最优,为枇杷品质的无损快检和分选提供了理论依据与技术基础。     

基于高光谱技术的柑橘不同部位糖度预测模型研究

利用高光谱技术研究柑橘不同部位的糖度预测模型,将花萼、果梗和赤道部位的高光谱信息分别建立与其对应部位糖度的预测模型,建立基于偏最小二乘(Least squares regression,PLSR)、主成分回归(Principal component regression,PCR)和多元线性回归(Stepwise multivariate linear regression,SMLR)预测模型,3种预测模型中PLSR模型检测效果最好,通过Norris derivative预处理方法对花萼光谱数据进行处理后,预测集相关系数r_(pre)=0.950,预测集均方根误差RMSEP=0.636°Brix。结果表明,采用柑橘不同部位的高光谱信息与对应糖度预测模型是可行的,花萼部位所建立模型的效果优于果梗、赤道部位,因此花萼部位可作为优先选择的光谱检测部位,这对于指导实际检测分级生产中柑橘的摆放位置具有重要意义;采用PLSR方法建立柑橘花萼、果梗和赤道部位的高光谱信息与平均糖度的预测模型时,花萼部位模型效果最好,预测集相关系数r_(pre)=0.913,预测集均方根误差RMSEP=0.621°Brix,建模效果相较于对应部位光谱与糖度模型差,因此,采用柑橘全部果肉的平均糖度与采集部位光谱建立糖度预测模型具有一定的局限性。     

基于高光谱技术的鲜食水果玉米含水率无损检测

目的：实现对鲜食玉米含水率的快速、准确预测。方法：采用高光谱技术对鲜食水果玉米进行光谱数据采集,比较了变量标准化算法（SNV）、附加散射校正算法（MSC）、卷积平滑（SG）、移动平均法（MA）等数据预处理方法对模型精度的影响,选取MSC进行预处理。基于MSC预处理数据选用连续投影算法（SPA）、竞争性自适应重加权算法（CARS）以及随机蛙跳法（RF）分别提取含水率的特征波长并建模分析。结果：MSC-CARS-PLS模型的含水率预测效果最好,预测集的决定系数（R²_p）达到0.825 0,预测均方根误差（RMSEP）为0.006 0。结论：利用高光谱技术可实现对鲜食水果玉米含水率的快速无损检测。     

高光谱成像技术在农产品无损检测中的应用

高光谱成像技术具有“图谱合一”的特点,其汇集了传统成像和光谱技术的特点,能同时获得待测农产品样本的图像信息和光谱信息,因此该技术既可以通过成像技术检测物体的外部特征,又可以通过光谱技术得到农产品的内部品质和食用安全性信息,包括品种分类、理化指标测定、真菌感染检测和农药残留检测等。与传统检测方法相比,高光谱成像以其检测过程中前处理简单、无污染、无破坏性的特点,在农产品无损检测领域有所应用。从高光谱成像的理论基础出发,对其图像获取与分析方式进行概述,并阐述了高光谱成像技术在农产品无损检测领域中近五年的研究进展,以期为农产品的品种分类、营养品质和食用安全性评估方法提供参考。     

基于高光谱成像技术的青花椒产地识别研究

目的 基于高光谱成像技术结合机器学习建立一种青花椒产地的快速识别方法,实现四川、贵州、云南、重庆等10个青花椒主要产地样品的快速无损鉴别。方法 本研究利用全平皿法、五点平均法和中心点法3种不同的兴趣区域(region of interest, ROI)提取方式,获得平行光谱数据,分别采用5种预处理方法消除数据噪声提升模型性能,并比较了偏最小二乘判别分析(partial least square-discriminant analysis, PLS-DA)、随机森林(random forests, RF)和支持向量机(support vector machine, SVM) 3种模型的产地识别效果。结果 采用全平皿法提取兴趣区域,通过二阶导(second derivative, D2)预处理后建立的RF模型分类效果最佳,训练集和测试集的准确率均可达到100%。进一步采用连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)选择27个特征波长建模,结果表明多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)-RF模...     

虫胶涂膜对鸡蛋保鲜效果的研究

以新鲜鸡蛋为原料,虫胶为保鲜膜材料,在温度为(20±2)℃,相对湿度为50%±10%的条件下,研究不同浓度的虫胶涂膜对鸡蛋的失重率、哈夫单位、蛋黄指数、蛋清pH、蛋黄pH的影响。结果表明:经过21d的储存后,虫胶涂膜处理后的鸡蛋比未处理鸡蛋保鲜效果好,其中以3.00%的虫胶涂膜效果最佳,其失重率为3.04%,哈夫单位为69.03,蛋黄指数为0.31,蛋清pH为9.45,蛋黄pH为7.07。      

近红外高光谱成像技术对鸡蛋种类的鉴别

为探讨近红外高光谱成像技术对鸡蛋种类判别的可行性,采用近红外高光谱(900~1700 nm)成像技术,以223个鸡蛋样本为研究对象,其中富硒鸡蛋74枚、无公害鸡蛋72枚、普通鸡蛋77枚,富硒鸡蛋和无公害鸡蛋为海兰褐鸡蛋,普通鸡蛋为洋鸡蛋。对比S-G卷积平滑、基线校准(Baseline)、标准正态变量变换(SNV)、标准化(Normalize),优选出S-G卷积平滑光谱预处理方法;连续投影算法(SPA)、无信息变量消除法(UVE)、后向间隔偏最小二乘波段选择法(BiPLS)算法提取的特征波长数分别为8、107和155,分别建立全光谱、SPA、UVE、BiPLS的PLS-DA判别模型,结果显示在4种模型中BiPLS-PLS-DA的识别性能要优于FS-PLS-DA、UVE-PLS-DA和SPA-PLS-DA,其校正集正确识别率为95.24%,预测集识别率为78.18%。近红外高光谱成像技术作为一种快速、高效的种类判别技术对鸡蛋种类的判别具有可行性。     

基于高光谱成像技术的水果表面农药残留无损检测

在高光谱成像技术的基础上,提出了一种应用于水果表面农药残留的无损检测方法。对采集数据进行预处理和特征提取,通过细菌群体趋药性算法找到最优的最小二乘支持向量机参数,建立农残检测模型,并与最小二乘支持向量机模型进行比较,验证该模型的优越性和准确性。结果表明,基于连续投影法特征波长结合文中检测模型具有最高的检测精度,其准确率达97.92%。     

抗生素在鸡蛋及鸡体组织中的代谢研究

目的 探究蛋鸡养殖业中广泛使用且在市场鸡蛋中检出频率较高的3种抗生素：氟苯尼考(florfenicol, FF)、恩诺沙星(enrofloxacin, ENR)、多西环素(doxycycline, DOX)在鸡蛋及鸡体组织中的代谢情况。方法 试验选取健康的103日龄育成鸡和300日龄产蛋鸡各105只,均分成7组,分别为FF低、FF高、ENR低、ENR高、DOX低、DOX高以及对照组。以肌肉注射的方式连续给药5 d,“低”代表说明书正常用量,“高”代表正常用量的一倍,对鸡只接受抗生素后一段时间内所产鸡蛋及鸡体组织中药物残留情况进行检测分析。结果 103日龄育成鸡使用抗生素后,至鸡只130日龄时所产鸡蛋中能检测到氟苯尼考残留,150日龄时所产鸡蛋中能检测到恩诺沙星和多西环素残留,3种抗生素还造成蛋鸡肝脏组织表面不同程度的出血和坏死;300日龄产蛋鸡注射抗生素后,氟苯尼考在蛋清、蛋黄中消除的时间分别为10 d、12 d。恩诺沙星在蛋清、蛋黄中消除的时间均为9 d。多西环素在蛋清、蛋黄中消除的时间均为25 d。结论 蛋鸡育成后期使用抗生素会对初产鸡蛋及鸡的肝脏组织造成一定影响,针对我国市场动物源性食品中频繁检出抗生素等问题,建议关注蛋鸡后备期抗生素的使用,不断强化市场监督机制和准入门槛,保障鸡蛋安全,维护人体健康。     

高光谱成像技术在禽类产品品质无损检测中的研究进展

应用新兴的高光谱成像技术对禽类产品品质进行无损检测是当前的研究热点之一。本文介绍了该技术的基本原理,总结分析了国内外禽类产品品质高光谱图像无损检测的研究现状和存在问题,主要针对其在禽类产品表面污染物检出、禽类表面皮肤肿瘤检出及禽蛋种蛋孵化情况识别中的应用进行综述,提出了对该技术在禽类产品品质检测未来研究发展方向的几点思考,以期为相关研究提供参考。