[发明专利]一种短波近红外检测水果表面腐烂的方法

权利要求书

1.一种短波近红外检测水果表面腐烂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：针对某种跃变型水果由采摘后的新鲜至后熟到腐烂在光谱表征上的状况可划分为c个级别，经过光谱预处理后可选取λ₁,λ₂,···,λ_m等m个短波近红外的光谱波段组合作为短波近红外的光谱波段集合，并由m个光谱波段的吸光度作为指标特征，设测量统计n个该种水果通过m个光谱波段的吸光度作为水果的短波近红外光谱表征集为X＝(x_i,j)_m×n，其中x_i,j表示水果j的短波近红外光谱波段i的吸光度，其中1≤i≤m，1≤j≤n，以及设对应c个级别的光谱波段i吸光度的回归系数为w_h,i，其中1≤h≤c，通过多元线性回归可表示水果j的化学组分为其中χ_h为对应c个级别的残差，则结合采收和储藏等因素状况可设定对应光谱波段吸光度的标准指标特征值矩阵Y的表达式，以及可设定水果j的短波近红外光谱波段i特征值对于腐烂概念的相对隶属度r_i,j和级别h的光谱波段i吸光度标准值y_i,h关于腐烂概念的相对隶属度s_i,h的表达式；

步骤2：设用于短波近红外检测水果表面腐烂的n个水果的模糊决策识别矩阵为U＝(u_h,j)_c×n，其中u_h,j为水果j相对标准等级h的最优隶属度，则可建立模糊决策环境下带有等式约束的求极小值目标函数以及转换为无约束求极小值的目标函数来求解校正标准误差平方最小场景下的最优隶属度u_h,j和回归系数w_h,i；

步骤3：对无约束求极小值的目标函数求导，且考虑到由于求极值则可令导数为0，可得目标函数关于u_h,j和w_i,h的导数，从而可得隶属度u_h,j和回归系数w_h,i的优化值表达式；

步骤4：可考虑通过实验室检验等方式对n′个该种跃变型水果进行短波近红外光谱数据统计作为样本集，从而建立该种跃变型水果的m个光谱波段样本表征集X′＝(x_i,j′)_m×n′，并判定样本集中水果j′的等级σ_j′，且可知样本集水果j′相对标准等级h的最优隶属度可表示为则可建立用于短波近红外检测水果表面腐烂的n′个水果的样本集模糊决策识别矩阵为U′＝(u_h,j′)_c×n′；由n′个水果的短波近红外光谱波段样本表征集X′以及r_i,j′和s_i,k的计算表达式可得样本表征集X′对应的r_i,j′和s_i,k，由此可通过回归系数的优化值计算表达式得到该种跃变型水果的回归系数w_h,i，其中1≤i≤m，1≤h≤c，可知0≤w_h,i＜1，而后针对不同的级别h将(w_h,i)_1×m中的元素由大到小取d个限定项数，使其满足剩余在(w_h,i)_1×m中的元素则置为0，其中，select()为依次选取矩阵中最大值的函数，Θ为光谱波段的回归系数门限值；将更新后的回归系数w_h,i结合样本表征集X′进行数据对比可获得对应的残差χ_h；表征集X结合式(2)计算得到的r_i,j，与表征集X′计算获得的s_i,k以及更新后的回归系数w_h,i代入隶属度优化值的表达式获得水果j相对标准等级h的最优隶属度u_h,j，其中1≤j≤n，1≤h≤c，则对应的h则为水果j对应的级别。