水果内部品质可见近红外光谱实时无损检测关键技术研究

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1、浙江大学生物系统工程与食品科学学院博士学位论文水果内部品质可见/近红外光谱实时无损检测关键技术研究姓名：陆辉山申请学位级别：博士专业：农业机械化工程指导教师：应义斌20060801浙江大学博士学位论文中文摘要没有原始光谱下建立的模型的结果好，默认阚值wT下模型的，、RMSEC和RMSEP分别为O．847、0．511和0．587：选定阈值wr下模型的，、RMSEC和RMSEP分别为O．892、O，499和O．506：未经WT滤波下模型的厂、RMSEC和RMSEP分别为O．908、0．404和0．43I。在福

2、建早桔SSC检测实验中，PLS和PCR预测模型的结果区别较大。PLS模型各个参数评价指标都要好于PCR预测模型，结果分别为：r=0．8949，RMSEC=0．351和RMSEP=O．409。31实验研究对比了相关分析法、显变分析法、回归系勐参差和遗传算法的波长优选方法，结果表明采用遗传算法对建模波长进行优选能够有效地提高模型的预测能力。采用遗传算法在500．950nm(共901个波长变量)进行变量优选，并采用交互验证法来评价PLS模型的预测能力。遗传算法的参数设定：初始群体40，最大繁殖代数200，交叉概

3、率0．6，变异概率0．05。遗传算法优选波长的过程中，将采用交互验证方法得到的预测精度(RMsEcl腓为目标函数。建模的波长个数减少81．6％，RMSEC虽然增高了一点点，但RMSEP却降低了0．024。：研究了光谱数据奇异点检测和剔除方法对预测模型结果的影响；研究了不同光谱检测方式来有效提取光谱信息及对检测结果影响，比较了浸透射检测方法和漫反射检测方法，分析了不同检测方式的应用环境，选择适应于柑橘等厚皮水果在线检测方式为光谱漫透射检测方式。在对漫透射和漫反射检测方式对。华朋”脐橙SSC检测结果的影响研究

4、实验中，漫反射检测方式的预测结果(r2=0．9151，RMSEP=0．325)较次于浸透射检测方式所得到的预测结果(r2=0．9749，RMSEP=0．282)。4)实验研究了不同水果样品温度参数对检测结果的影响，对于单个温度下的模型而言，当样品温度与室温接近时，检测模型要好于远离室温下建立的模型，为了消除或减小水果样品温度差异对在线检测的影响，实验应用了三种模型建立和预测方案来实现这一目的，对检测精度影响的温度补偿模型。全局温度下的模型稳定性和适应性较好，由于建立的模型覆盖比较广的温度范围，所以预测水果

5、SSC时就不需要对待检测的水果样品进行温度测量，也不需要重新建立新模型，此外基本可排除建立的模型由于会闯入不可预知的误差而不正确从而导致预测结果不准确。5)实验研究了用三种不同尺寸描述方法建立了SSC预测模型(横径尺寸模型、纵径尺寸模型和估测体积尺寸模型)，其中每种模型下又根据水果尺寸的大小分为三个模型。在基于横径尺寸的SSC预测模型试验中，71．80mill模型对其它尺寸水果(60-70rum和81—90tam)的预测效果要好于其它两个模型。在基于纵径尺寸的SSC预测模型试验中．71．80∞模型对其它尺

6、寸水果(50-70ram和81．96mm)的预测效果要好于其它两个模型。在基于估测体积尺寸的SSC预测模型试验中，200-250∞3模型对其它尺寸水果(150-200tin3和250．300∞3)的预测效果要好于其它两个模型。从三种不同描述方法的SSC模型来看，估测体积尺寸模型的结果晟好。综合整个试验研究表明水果的尺寸浙江大学博士学位论文中文摘要大小对模型的预测结果有影响，如果建模时能保证有每个尺寸梯度下的大量样品参与建模，就可以有效的提高模型的稳健性，从而减小模型对水果尺寸的敏感性。6)实验研究了正立、

7、侧躺和任意三种水果放置姿态对水果SSC检测结果的影响，虽然不同的水果放置姿态对检测的结果有一定的影响，但结果表明：当水果以侧躺姿态进行检测时SSC的接测结果要好于其它两种放置姿态，但是其它放置姿态下的检测结果也不是很差。对于在线而言，不可能人为的以某种姿态放置水果，对于实际生产而言更多的是水果任意姿态下的检测，从试验研究来看．裙橘术果放置姿态对检测结果影响不是很大，在线检测不需考虑水果的放置姿态的影响。7)实验研究了在采用透射方式不同光照强度下对水果SSC检测结果的影响。从100-500W每隔IOOW为一

8、个梯度，随着光照强度的增加，r2有上升的趋势，RMSEC和RMSEP都有下降的趋势。在400W光照强度下获得最好的检测结果。500W的结果有下降的趋势。所以夏橙样品的最佳光照强度为400W．在该强度下获得最佳的检测结果：，=O，8582，RMSEC=0．272．RMSEP=0．304，SSC实际值和预测值之间的拟合方程为v=0，719lx+2．7442。8)设计了评价各种实时光谱预处理的效果指数：F；!：：：!生i!!!婴：!