基于高光谱成像系统的纺织品成分定性鉴别

针对目前对纺织品成分鉴别快速、无损、在线检测的需求,提出了一种以高光谱成像系统结合化学计量学方法鉴别纺织品成分的方法。以常用的10类纺织品为鉴别目标,分析比较了数据预处理及样本集挑选方法的优劣,建立偏最小二乘法判别分析模型进行鉴别,最终提出高光谱成像系统进行纺织品成分定性鉴别的技术路线。研究结果表明：一阶导数处理能消除由纺织品加工工艺和测试条件等因素造成的基线漂移现象,提高鉴别模型的泛化性能,降低训练样本代表性的要求;通过所建立的判别分析模型,经过不同加工工艺的纺织品均能得到鉴别,且鉴别准确率达到96.78%,证实了高光谱成像技术应用于纺织品成分定性鉴别中的可行性。     

冷鲜羊肉品质的高光谱成像无损检测

利用400¹000 nm可见近红外高光谱成像系统对冷鲜羊肉蛋白质含量、嫩度、p H进行无损检测研究。采集冷鲜羊肉表面的高光谱散射图像,提取样本感兴趣区域的反射光谱曲线获得原始数据。先对原始光谱预处理并建立偏最小二乘回归（PLSR）模型,优选最佳预处理方法,后采用正自适应加权算法（CARS）和连续投影算法（SPA）提取特征波长,建立不同特征波长下各品质参数的PLSR预测模型。结果表明:利用原始光谱建立的冷鲜羊肉蛋白质、嫩度和p H的PLSR模型均优于经过光谱预处理所建PLSR模型;在不同波长下建立预测模型,OS-PLSR光谱模型对冷鲜羊肉蛋白质含量预测效果最佳,Rp=0.869,RMSEP=0.097;建立的SPA-PLSR光谱预测模型对p H预测效果理想,Rp=0.958,RMSEP=0.067;CARS-PLSR光谱预测模型对嫩度的预测能力较高,Rp=0.862,RMSEP=0.706。研究表明:利用可见近红外高光谱技术对冷鲜羊肉品质进行快速无损检测是可行的。      

NIR高光谱成像技术检测冷鲜羊肉嫩度

利用900¹700 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（1⁸ 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。      

基于高光谱图像的玉米种子产地与年份鉴别

提出了一种利用高光谱图像技术对玉米种子产地和年份的鉴别方法。首先采用高光谱成像系统采集不同产地和年份的玉米种子高光谱图像,利用主动轮廓模型对玉米种子高光谱图像进行轮廓提取,得到每粒玉米在400~1 000 nm共233个波段范围内的4个光谱特征,利用不同的特征及预处理方式结合偏最小二乘判别分析建立玉米种子的产地和年份鉴别模型。结果显示,利用最佳特征及预处理方式建立的玉米种子产地和年份鉴别模型中,训练集和测试集精度分别为99.11%和98.39%。研究结果表明,利用高光谱图像技术对玉米种子的产地和年份进行无损鉴别是可行的。     

基于高光谱成像技术的宁夏枸杞产地溯源鉴别

本研究基于高光谱成像（400～1 000 nm）结合化学计量学开发一种用于识别枸杞产地多元化的检测方法。获取宁夏、甘肃、内蒙古、青海和新疆5个不同产地的枸杞高光谱图像,并基于阈值分割方法从感兴趣区域提取光谱数据。同时使用多种预处理方法消除光谱的干扰信息,研究表明基于归一化反射光谱的判别模型表现出较好的性能。进一步地采用连续投影算法、竞争性自适应重加权算法（competitive adaptive reweighted sampling,CARS）、粒子群优化算法、迭代保留信息变量算法（iteratively retaining informative variables,IRIV）和CARS+IRIV选择特征波长。研究结果表明CARS+IRIV选取波长建立的简化模型性能最优,从二元分类到五元分类模型,特征波长仅占全波长的15.6%～27.7%,预测集准确率分别为97.7%、90.9%、89.2%、87.1%。此外,为了更加直观辨别分类种类,使用混淆矩阵可视化最佳简化分类模型。在对宁夏枸杞分类中获得了令人满意的灵敏度、特异性和Kappa系数。综上,高光谱成像技术结合化学计量学方法可有效鉴...     

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。     

基于近红外高光谱成像技术的新鲜与冻融牛肉鉴别技术研究

研究运用近红外高光谱成像技术对新鲜与冻融的牛肉进行判别。将45个牛肉样品随机分为两组,第一组25个为新鲜样品,第二组20个作为冻融样品。本实验通过高光谱成像仪获取样品的光谱图像数据,并对图像校正处理后进行分割,分离出感兴趣区域(ROI,Region of Interest)。然后再提取感兴趣区域的平均光谱,并将其作为样品的高光谱数据。经过对高光谱数据的多元散射校正(MSC,Multiplicative Scatter Correction)预处理,应用偏最小二乘回归(PLSR,Partial Least Squares Regression),在全光谱范围(950~1500 nm)构建了本实验的最优模型。实验表明,该模型具有较高的预测精度,其判别正确率为94.4%。因此,近红外高光谱成像技术对冻融牛肉的鉴别检测具有适用性。      

高光谱成像技术对羊肉新鲜度的无损检测

为探究高光谱成像技术对羊肉新鲜度无损检测的可行性,通过高光谱成像系统获取羊肉样本935～2 539 nm的高光谱图像,测定羊肉挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量并划分样本新鲜度类别。借助连续投影法(successive projection algorithm,SPA)优选的12个特征波长建立基于反向人工神经网络(back-propagation artificial neural network,BPANN)和分类回归决策树(classification and regression trees,CART)算法的羊肉新鲜度判别模型。结果表明,BPANN模型对校正集和预测集的平均分类准确率为100%和83. 33%,对3个新鲜度类别样本的识别率分别为88. 89%、75%和85. 71%;CART模型对校正集和预测集的平均分类准确率为100%和91. 67%,对3个新鲜度类别样本的识别率分别为88. 89%、87. 50%和100%。CART模型的平均分类准确率和对3个类别样本的识别率均高于BPANN模型,表明高光谱成像技术结合C...     

高光谱成像技术检测肴肉新鲜度

建立阿胶中马和驴成分高特异、高灵敏的实时荧光聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）检 测方法。选择马和驴线粒体基因tRNA-Thr及D-loop区为靶序列,设计合成特异引物,通过普通PCR和实时荧光PCR 检测,结果表明,这两对引物能够准确检测阿胶或动物胶中马和驴成分。     

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。     

基于高光谱和极限学习机的冷鲜羊肉颜色无损检测

利用400¹000 nm近红外高光谱成像系统对冷鲜羊肉颜色进行快速无损检测研究。采集140个冷鲜羊肉样品（贮藏1⁷ d）光谱图像,并测量其亮度（L*）、红度（a*）、黄度（b*）和饱和度（C*）等颜色参数。选取感兴趣区域获取样品代表性光谱,利用联合区间偏最小二乘法（si PLS）对一阶微分、多元散射校正、标准正态变量变换（SNV）等方法预处理后的光谱数据筛选特征波段,建立冷鲜羊肉颜色各参数的si PLS-ELM神经网络校正模型。对于L*、a*、b*和C*,模型的预测集相关系数（RP）分别为0.9219、0.9391、0.9603和0.8839,预测集均方根误差（RMSEP）分别为1.1935、0.2333、0.6009和0.3586。结果表明:采用可见-近红外高光谱成像技术结合si PLS-ELM神经网络对冷鲜羊肉颜色的快速无损检测是可行的。      

基于高光谱技术的羊肉含水率无损检测

利用高光谱成像系统(1000~2500 nm)对羊肉含水率进行无损检测研究。对108个羊肉样本进行光谱信息采集,通过标准正态变换法、归一化法、去趋势校正法、S-G卷积平滑法、导数法、多元散射校正法对原始光谱进行预处理,对全波段下的原始光谱和预处理后的光谱建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,优选出的最佳预处理算法为去趋势校正法。原始数据经去趋势校正法预处理后,采用相关系数法选取特征波长,建立特征波长下羊肉含水率的 PLSR模型和逐步多元线性回归(SMLR)模型。结果表明,SMLR模型对含水率预测效果最好,校正集相关系数R_c为0.8597,标准误差SEC为0.0521;预测集相关系数R_p为0.8654,标准误差SEP为0.0387。研究表明,利用高光谱成像技术检测羊肉含水率是可行的。     

宁夏赤霞珠葡萄水分含量的高光谱无损检测研究

利用可见近红外高光谱成像技术对宁夏赤霞珠葡萄含水量的无损检测进行了初步探讨。通过高光谱成像系统(400~1000 nm)采集了136幅赤霞珠葡萄图像,对原始光谱、平均平滑、高斯滤波、中值滤波、卷积平滑、归一化、多元散射校正、标准正态化、基线校准、去趋势化等预处理的偏最小二乘回归(PLSR)模型进行对比分析;采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘回归(PLSR)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权(CARS)方法选择特征波长,建立4种特征波长下的PLSR的葡萄含水量预测模型,优选CARS提取特征波长的方法。在此基础上,对比分析了全波段与特征波长下的MLR、PCR、PLSR的葡萄含水量预测模型。结果表明:采用多元散射校正(MSC)光谱建立的PLSR模型优于原始光谱和其他预处理光谱的PLSR模型;CARS提取特征波长建立的PLSR模型优于多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)模型,预测集的相关系数(R)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.806、0.144。因此,利用可见近红外高光谱成像技术提取特征波长进行宁夏赤霞珠葡萄含水量的检测是可行的。      

A combination of near-infrared hyperspectral imaging with two-dimensional correlation analysis for monitoring the content of biogenic amines in mutton

The study investigated the feasibility of using a combination of near-infrared hyperspectral imaging (NIR-HSI) with two-dimensional correlation (2DCOS) analysis for rapid and non-destructive determination of the content of biogenic amines in mutton during refrigerated storage. Total contents of biogenic amines (TBA) were used as the perturbation. By analysing the synchronous and asynchronous two-dimensional correlation spectra, sensitive variables that were closely related to TBA contents were obtained. The results showed that the wavelengths in the spectra range of 1002–1335 nm were the research area for the detection of TBA contents in mutton. The least-squares support vector machines (LSSVM) model based on effective wavelengths selected by competitive adaptive reweighted sampling (CARS) from 2DCOS analysis showed excellent results, with correlation coefficient in prediction (Rp) of 0.91, root mean square error in prediction (RMSEP) of 1.67 mg kg⁻¹ and the ratio of performance deviation (RPD) of 2.76. The research demonstrated that the combination of NIR-HSI and 2DCOS could be used as an effective method for monitoring the content of biogenic amines in mutton.     

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...