[發明專利]一種海蟹安全性檢測識別方法及系統

在審

• 申請號: 202110099703.4
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112903919A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 劉云翔;王春婭;原鑫鑫;徐齊
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G06K9/62;G06N3/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種海蟹安全性檢測識別方法，其特征在于，包括步驟：

S1：海蟹樣本預處理；

選取不同儲藏時間、不同批次的海蟹樣本，切割為若干塊后，混勻使污染程度較為均一，并密封冷藏；海蟹樣本包括新鮮海蟹樣本和冷凍海蟹樣本；

S2：自定義采集海蟹樣本塊中的氣味數據；

基于機器嗅覺系統利用電子鼻按照預設采集規則，對所述海蟹樣本所產生的氣味數據進行采集保存；

S3：利用one-hot編碼對氣味數據進行預處理；

S4：對氣味數據進行特征選擇和提取；

利用SVD分解協方差矩陣實現PCA算法的分解，對預處理后的氣味數據進行降維處理，再利用one-hot編碼提取出能夠反映目標要求的特征數據；

S5：利用多元線性回歸MLR對氣味數據進行氣味濃度判別；

S6：預測分析檢測結果；

采用BP神經網絡建立并訓練海蟹新鮮度等級的預測模型，將步驟S4和步驟S5中提取的特征數據和氣味濃度作為預測模型的輸入，根據步驟S4中降維后的可視化結果分析，得到存儲時間的分類數據，將其作為預測模型的輸出，將訓練好的模型預測海蟹樣本的新鮮度等級，對比可視化分析結果和揮發性鹽基氮含量TVB-N檢測結果；

S7：新鮮度等級劃分；參照水產行業國家標準GB2733-2005鮮、凍動物性水產品衛生規定方法，基于可視化分析結果和揮發性鹽基氮含量TVB-N檢測結果，對海蟹樣本進行新鮮度等級劃分。

2.如權利要求1所述的基于機器嗅覺技術的海蟹食用安全性的檢測及識別方法，其特征在于，所述步驟S2中，預設采集規則包括：新鮮的海蟹樣本在1H、4H、7H、12H、15H、18H、21H、24H進行采樣測量；冷凍的海蟹樣本在1D、3D、7D、10D、13D、15D、17D進行采樣測量。

3.如權利要求1所述的基于機器嗅覺技術的海蟹食用安全性的檢測及識別方法，其特征在于，所述步驟S3中，利用one-hot編碼對氣味數據進行預處理包括：基于海蟹樣本產生的氣味數據為離散型數據，利用one-hot編碼中的多個狀態寄存器對多個狀態分別進行編碼。

4.如權利要求1所述的基于機器嗅覺技術的海蟹食用安全性的檢測及識別方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

奇異值分解SVD中：任何一個n*m(n＞＝m)矩陣B具有如下的分解形式：B＝U「V^T (1)，其中，U表示n*m的矩陣，且各列正交U^TU＝I，V表示m*m的正交矩陣V^TV＝I，m*m包含奇異值的對角陣；

通過矩陣B定義兩個對稱矩陣BB^T和B^TB，分解如下：

BB^T＝UΓV^TVΓU^T＝UΓ²U^T (2)，

B^TB＝V「²V^T (3)，

其中，m各特征數據相同，剩余n-m各特征數據為0，并根據分解式(1)-(3)得到特征向量和特征值分別為V的列和的對角元素的平方；對角線上的元素表示奇異值，視為在輸入與輸出間進行的標量“膨脹控制”，以使特征數據的非零平方根，并與U和V的行向量相對應；

主成分分析方法PCA：海蟹樣本所產生的的氣味數據x_i(i＝i，2，...，n)的均值為μ，其協方差矩陣為：

若協方差大于0表示正相關，小于0表示負相關；

當協方差大于0時，一個變量增大，那么另一個變量也會增大；

當協方差小于0時，一個變量增大，那么另一個變量會減小；

協方差矩陣為一個數據集里變量兩兩之間協方差所組成的，表示一個方陣，行為屬性節點集合，列和行的節點順序一樣，矩陣對角線上的屬性自身的方差，C矩陣的第(i，j)個元素表示為數據集中第i和第j個元素的協方差；

每個樣本去掉各維數的均值：X_i，j＝X_i，j-μ_i，那么協方差矩陣可以寫成如下形式：PCA通過尋找在協方差矩陣最大特征值對應的特征向量，把數據投影到對應方向上。