[發明專利]一種用于柑橘類水果內部凍害的在線識別方法

在審

• 申請號: 202110661386.0
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113390815A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 徐惠榮;田世杰;應義斌;饒秀勤;李麟;羅璇
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江開浦科技有限公司
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/359;G01B5/08;G06K9/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種用于柑橘類水果內部凍害的在線識別方法。以已知凍害分類的柑橘類水果作為樣本，采集樣本透射光譜和樣本參比光譜；測得橫徑值作為光程信息；處理獲得樣本吸光度光譜并校正：劃分訓練集和測試集，通過波段尋優算法獲得最優光譜范圍；建立柑橘類水果內部凍害識別模型，用最優光譜范圍的樣本吸光度光譜訓練獲得最優模型，用最優模型進行在線實時檢測，實現凍傷柑橘的快速識別。本發明能夠填補水果采后商品化技術領域中柑橘類水果內部凍害識別的技術空白，實現了不同種類水果內部缺陷的有效識別。

技術領域

本發明屬于智能農業技術領域，尤其屬于水果采后技術領域的一種水果檢測方法，特別涉及了不同水果大小影響下的透射光譜用于柑橘類水果內部凍害識別的方法。

背景技術

水果采后處理可以提高水果市場競爭力，保障消費者購買到稱心如意的水果。當冬季低溫持續時間較長或者溫度驟降時，經常會導致柑橘類水果產生內部凍害損傷，極端地區甚至年年發生柑橘凍害現象。細胞內部結冰的形成破壞橘瓣細胞，形成了水分流失，從而導致發生凍害的橘瓣脫水。同時凍傷還容易在水果內部產生檸檬素，使柑橘味苦。發生內部凍害的柑橘類水果與正常水果外表無異，肉眼無法識別。由于人們對水果品質的要求日益嚴苛，發生凍害的水果與正常水果混雜出售，無疑會嚴重影響我國水果生產商聲譽與消費者用戶體驗。因此，柑橘類水果產業迫切需要一種技術方法用于柑橘類水果內部凍害的在線識別。

目前，進行柑橘類水果凍害識別最常見的方法是人工對水果樣品的內部進行切割和檢查，但這種方法具有破壞性且檢測效率低下。也有一些學者提出了其他方法用于柑橘類水果凍害識別，包括熒光檢測、氣相色譜-質譜、乙醇檢測、核磁共振技術。然而，這些方法通常是復雜耗時且昂貴的，難以應用于快速無損在線檢測。近年來，可見/近紅外光譜無損檢測技術發展迅速，這項技術憑借其分析速度快，低成本等優點在果實內部品質及病害檢測方面得到廣泛應用并獲得認可。已有報導基于可見/近紅外透射光譜進行果實內部病害的識別，由于透射光譜受到果實大小影響嚴重，唯有消除果實大小對于透射光譜的影響才能保證檢測精度，但消除果實大小對于透射光譜影響方法的研究較少。雖然已有眾多研究涉及可見/近紅外光譜用于水果內部病害的識別，但目前基于可見/近紅外透射光譜進行柑橘類水果內部凍害識別方法的相關報導較少。

發明內容

為了解決當前產業現狀中存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于柑橘類水果內部凍害的在線識別方法。本發明能夠填補水果采后技術領域中柑橘類水果內部凍害識別的技術空白，實現了不同種類水果內部缺陷的有效識別。

本發明的技術方案是：

步驟S1，以已知凍害分類的柑橘類水果作為樣本，包含了凍傷的和正常的兩個大種類，凍傷種類下可再細分為不同的凍害等級；應用水果品質檢測分選生產線中柑橘類水果透射光譜采集方法在線采集所有柑橘類水果樣本的可見/近紅外透射光譜作為樣本透射光譜，同時采集聚四氟乙烯球的透射光譜作為樣本參比光譜；

所述的柑橘類水果包含了凍傷的和正常的不同種。

所述的聚四氟乙烯球和柑橘大小一致，且實心、表面光滑、顏色白色。

步驟S2，利用游標卡尺測得每一個柑橘類水果的橫徑值，即果實的大小信息，作為樣本透射光譜采集時的光程信息；

所述的光程信息是指透射光譜的光束從入射到柑橘類水果的入射點到檢測的出射點之間的光程。

步驟S3，采集全部柑橘類水果樣本的光譜與橫徑值后，對于每個柑橘類水果樣本，處理獲得樣本吸光度光譜并校正樣本吸光度光譜：

步驟S4，將所有柑橘類水果的經透射光譜/橫徑校正后的樣本吸光度光譜數據劃分訓練集和測試集，通過波段尋優算法獲得最優光譜范圍；

步驟S5，建立柑橘類水果內部凍害識別模型，并用最優光譜范圍的樣本吸光度光譜進行訓練獲得最優柑橘類水果內部凍害識別模型，將最優柑橘類水果內部凍害識別模型嵌入到水果品質檢測分選生產線對柑橘類水果的內部凍害進行在線實時檢測。