[发明专利]基于光纤光谱技术的苹果表面早期损伤快速无损识别方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤光谱技术的苹果表面早期损伤快速无损识别方法，该方法包括以下步骤：收集完好无损和表面有轻微损伤苹果样本随机分配，建立校正样本集和检验样本集；利用光谱采集系统采集校正样本集和检验样本集中苹果样本的光谱反射率，得到校正和检验样本集原始光谱数据；采用标准正态变换（SNV）对原始光谱数据进行预处理，并利用主成分分析方法对预处理后的光谱数据进行降维，以提取能反映苹果表面早期损伤的特征光谱，建立校正和检验样本集特征数据库；最后，利用简化的K最近邻（SKNN）模式识别方法，建立苹果表面早期损伤的识别模型。本发明基于光纤光谱技术结合化学计量学，可快速、无损识别出表面有轻微损伤的苹果。

技术领域

本发明涉及水果表面早期损伤无损检测技术领域，尤其涉及一种基于光纤光谱技术的苹果表面早期损伤快速无损识别方法。

背景技术

苹果在世界水果市场上占据着非常重要的地位。因其富含丰富的维生素营养，是世界四大水果苹果、葡萄、柑桔和香蕉之冠。然而，苹果在采摘或运输过程中，因碰撞和挤压造成的表面早期损伤很难被肉眼识别，这将直接导致因表面早期损伤在贮藏保鲜过程中造成的大面积溃烂或感染而带来的经济损失。由此可见，对新鲜苹果的表面早期损伤检测显得尤为重要。传统的检测方法大多是人工操作，耗时耗力，而且效率低，无法满足大规模生产的需求。因此，开发研制一种快速、无损、高效的苹果表面早期损伤检测方法在水果分级领域中具有较好的应用前景。

光纤光谱技术作为一种新型的定性、定量分析技术，具有快速、无损、简便、绿色环保等优点，现已广泛应用于农业、食品、医药、石油等行业。光纤光谱技术将光纤技术和光谱技术巧妙地结合在一起，利用光纤作为待测样本检测探头，对待测样本进行无损检测。根据测得的完好无损和表面有损伤的苹果光谱反射率差异，建立特征光谱数据库，建立苹果表面早期损伤的识别模型，从而实现基于光纤光谱技术的苹果表面早期损伤的快速无损识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤光谱技术的苹果表面早期损伤快速无损识别方法，旨在实现快速、无损的识别。

本发明的技术方案：一种基于光纤光谱技术的苹果表面早期损伤快速无损识别方法，包括以下步骤：

1）样本光谱的建立：

收集完好无损和表面有轻微损伤苹果样本随机分配，建立校正样本集和检验样本集；利用光谱采集系统采集校正和检验样本集中样本的光谱反射率，得到校正和检验样本集原始光谱数据；

2）样本原始光谱数据预处理：

采用标准正态变换（SNV）对校正和检验样本集原始光谱进行预处理，以消除表面散射以及光程变化对光谱的影响；

3）样本特征光谱数据库的建立：

采用主成分分析方法对预处理后的光谱数据进行降维，以提取能反映苹果表面早期损伤的特征光谱，建立校正和检验样本集样本特征光谱数据库；

4）建立识别模型：

采用简化的K最近邻（SKNN）模式识别方法结合化学计量学建立苹果表面早期损伤识别模型，然后对该模型校正并预测评估；

5）识别模型的验证：

利用校正集样本和检验集样本分别检验模型对苹果表面早期损伤的正确识别率。

所述步骤1）中的光谱采集系统包括：高性能光谱仪QEPro、光纤R600-7-VIS-125F、卤钨灯光源HL-2000、标准反射白板WS-1、反射探头支架RPH-ADP和RPH-1以及计算机。

所述步骤1）中的光谱采集系统的积分时间是110ms，多次扫描平均为8，滑动平均宽度为1，光谱采集范围为200~1000nm，光谱波段为1024个。