[發明專利]一種基于高光譜成像技術的臍橙糖度檢測方法

無效

• 申請號: 201310428925.1
• 申請日: 2013-09-20
• 公開（公告）號: CN103472031A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉燕德;孫祥;陳洞濱;張光偉;楊信庭
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明設計水果糖度的檢測方法，具體設計一種基于高光譜成像技術的臍橙糖度檢測方法。

背景技術

水果品質的判斷和檢測一直是農產品研究的重要課題之一。隨著人們生活質量的提高,消費者在選購水果時，除了注重大小、顏色、外觀形狀等外部品質之外,對于內部品質如口感、糖度、酸度和維生素含量等也極為關注。水果的甜味與其糖度的高低有關，糖度作為決定水果內部品質的重要因素之一，一直被人們關注。因此,研究快速、實時的無損傷檢測水果內糖度的方法是水果分級的重要前提。

?傳統的糖度檢測方法是通過手持式糖度儀直接對果品果汁取樣進行測量，具有費時、效率低、破壞性、易產生操作誤差等缺點。而近紅外光譜診斷技術存在一些缺點，例如：需要大量有代表性且化學值已知的樣品建立模型；建模本錢高，測試用度大。因次，迫切的需要一種更加方便、通用的水果糖度的檢測方法。高光譜成像技術有多波段、高分辨率和圖譜合一的特點，能夠把二維圖像和光譜技術融為一體，能克服其他檢測方法的一些不足，具有較多優勢。近年來，高光譜成像技術在果品內外品質檢測中已經取得了廣泛的應用。因此，采用高光譜技術檢測水果糖度是可行的。

發明內容

本發明的目的：針對現在水果糖度測試方法存在的不足，本發明的目的是提供一種基于高光譜成像技術的臍橙糖度檢測方法，通過高光譜數據分析技術，對采集到的光譜進行特征光譜參數的提取，建立相關模型，從而對水果的糖度進行定量化預測。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明以臍橙為例采用的技術法案如下：一種基于高光譜技術的水果糖度檢測方法，包括以下步驟：

??1）高光譜圖像的采集和校正：利用高光譜成像系統對臍橙進行光譜采集，并進行黑白標定；

?????2）糖度的測定：采用數字式折射儀測量臍橙糖度；

?????3）圖像的選取：對采集到的高光譜圖像選擇感興趣區域；

4）特征波長的提取：利用遺傳算法（GA）對采集到的平均光譜進行平滑濾波，并挑選出合適的特征變量；

5）建立模型：利用偏最小二乘法對GA算法挑選出來的特征變量進行建模，并利用驗證樣本進行檢驗；

6）利用上述模型檢測水果糖度。

其中所述的高光譜圖像的采集和校正，指利用高光譜成像系統對臍橙進行光譜采集，并進行黑白標定，消除噪聲影響。

其中所述的糖度的測定，指采用數字式折射儀測量臍橙糖度，并利用K-S方法從實驗樣品中選取部分作為建模集，剩余樣本作為為驗證集。

其中所述的圖像的選取，指對采集到的高光譜圖像選擇感興趣區域，得到樣本的光譜曲線。

其中所述的特征波長的提取是指利用遺傳算法（GA）對采集到的平均光譜進行平滑濾波，并挑選出合適的特征變量。

其中所述的建立模型，指利用偏最小二乘法對GA算法挑選出來的特征變量進行建模，并利用驗證樣本進行檢驗。

利用偏最小二乘法對GA算法挑選出來的特征變量進行建模，模型的預測值與實測值的相關系數和均方根差分別為0.83和0.54。

建立了光譜與糖度之間的關系，從而方便以后糖度的測量，可以用于臍橙糖度的無損檢測。與常規檢測方法相比，檢測速度快、操作簡單方便、對水果無損害；與近紅外光譜檢測相比，得到的信息更全面，檢測結果更加精確和穩定。

本發明的有益效果是：本發明利用臍橙糖分引起的光譜特征的變化，采用偏最小二乘法檢測臍橙糖度，能提供一種快速穩定的檢測方法。

附圖說明

?圖1?本發明的流程圖；

圖2高光譜成像系統。

???其中：1.?計算機；2.?光柵光譜儀；3.?CCD；4.?光箱；5.光源；6.成像鏡頭；7.?移動臺；8.?樣本；9.?支撐架。

圖3為臍橙樣本ROI的選取。

圖4?為樣本的平均光譜反射值曲線。

圖5為利用遺傳算法（GA）對光譜進行選擇的結果。

?圖6為利用偏最小二乘法建模時所得方程系數分布圖。

圖7為預測模型訓練結果圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例子對本發明做進一步的說明

實驗材料為從某水果批發市場購買的臍橙樣本，將表面灰塵擦拭干凈，依次編號。將臍橙放置在溫度20℃、濕度60%的實驗環境下，使樣本達到室溫，病防治至少24h。

臍橙糖度的檢測：