基于高光谱的油茶籽内部品质检测最优预测模型研究

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1、2015年7月农机化研究第7期基于高光谱的油茶籽内部品质检测最优预测模型研究1，2111蒋蘋，罗亚辉，胡文武，廖敦军(1．湖南农业大学工学院，长沙410128;2．湖南省现代农业装备工程技术研究中心，长沙410128)摘要:以油茶籽中油酸、亚油酸、棕榈酸为研究对象，寻求一种油茶籽脂肪酸成分含量的最佳预测模型。首先，利用高光谱成像系统以线扫描方式获取其反射光谱图像，选择感兴趣区域(ＲOI);然后，对原始光谱进行平滑与多元散射校正(MSC)，通过相关性分析和逐步回归分析，得到能反映油酸、亚油酸、棕榈酸含

2、量变化的最佳优化波段;进而对最优波段采用偏最小二乘回归(PLS)方法、主成分回归(PCＲ)方法及径向基神经网络(ＲBF)方法组建预测模型。比较这3种方法的建模效果，经外部验证表明:径向基神经网络建立的预测模型效果最好，其油酸、亚油酸、棕榈酸的交叉验证相关系数Ｒ分别为0．9403、0．8935、0．9122;校正均方根误差和预测均方根误差分别为0．441、0．1749、0．0664和0．3518、0．184、0．162。关键词:高光谱;油茶籽;脂肪酸;预测模型中图分类号:S123;S24文献标识码:A

3、文章编号:1003－188X(2015)07－0056－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.07.013归法、偏最小二乘回归和径向基神经网络3种高光谱0引言校正建模的效果，寻求检测油茶籽脂肪酸成分含量的中国是世界上茶科植物分布最广的国家，也是世最优建模方法，实现对油茶籽脂肪酸成分含量的快界上最大的茶籽油生产基地。茶籽油色清味香，是我速、可靠、无损检测。国传统食用植物油，在国内高端食用油市场上仅次于1实验仪器与方法橄榄油，联合国粮农组织将其列为首推的食用油料作［1］物加以推

4、广。为更好地选育优良品种，提高茶籽油分别从湖南、湖北、江西等地采集了30个品种的的市场竞争力，迫切需要一种快速、准确、高效分析油油茶种子，去壳、编号，将茶籽分为校正集20个，预测茶籽品质的方法。在国外，用近红外进行品质分析研集10个用于实验。［2］究较早，如O．Galtie等人利用近红外光谱建立了法1．1仪器国轻榨优质橄榄油不同产地的定性模型及其各种脂植物粉碎机;索氏提取器;FieldSpecHH2光谱仪，肪酸的定量模型。AlessandraFelixCostaPereira等美国ASD公司;气相色

5、谱仪，岛津GCMS－QP2010。［3］人建立了70种不同植物油的酸值、折射率的近红处理软件:ASD公司的后处理软件(ViewSpecPro);外光谱定量模型。国内关于近红外定量分析的研究Excel、OriginPro、Dps、Matlab及Spss等集成软件。［4］也比较多，如王伟等研究了冬小麦叶绿素含量高光1．2方法［5］谱模型，朱西存等研究了苹果花氮素含量在640nm1．2．1油茶籽脂肪酸组成含量的化学测定［6］和676nm的高光谱模型，赵杰文等研究了茶树叶片将油茶籽粉碎后用索氏抽提法获取油样

6、，取油样［7］中叶绿素含量的高光谱模型，单佳佳等研究了苹果30mg于10mL试管中，用移液管移取2mL异辛烷溶解［8－9］内外部品质的高光谱模型，李钧、原姣姣等研究了试样，再用微量移液管加入4mL氢氧化钾甲醇溶液［10］油菜籽含油量NIＲS模型，张菊华等研究了茶籽油(2mol/L)，盖上玻璃塞剧烈振摇30s后静置至澄清;中脂肪酸组成的NIＲS模型;而用高光谱测量油茶籽向溶液中加入少量硫酸氢钠，剧烈振摇，中和氢氧化中脂肪酸成分含量鲜有报道。本研究通过油茶籽油钾;待盐沉淀后，将上层甲酯溶液倒入样瓶中，用

7、气相酸、亚油酸、棕榈酸的化学定量计量法比较主成分回色仪获得油茶籽中油酸、亚油酸、棕榈酸的含量。1．2．2油茶籽反射光谱采集收稿日期:2014－07－24基金项目:湖南省科技厅科技计划项目(2014NK3004)高光谱仪FieldSpecHH2视场角25°，波段范围为作者简介:蒋蘋(1971－)，男，四川古蔺人，教授，硕士生导师。325～1075nm，采样间隔1．4nm，数据间隔1nm，分辨通讯作者:罗亚辉(1981－)，女，湖南华容人，讲师，硕士，(E－mail)hui_afangluo@aliyu

8、n．com。率3nm，重复性优于0．3%;测量是在一个晴朗无风天·56·2015年7月农机化研究第7期气中进行的。测量时，传感器垂直向下，距离样品最小值;Hmax为最大值。0．15m，每个样品测量前、后均用白板校正，每个样本用径向基函数，计算中间层的输出Yi(x)，则2连续采集30次取平均得样本光谱。‖X－Ci‖Yi(x)=exp－，i=1，2，3，···，N(8)(2)2σi2模型建立方法其中，X为N维输入向量;Ci为隐含层第i单元2实验利用OriginPro、dp