基于光谱和多光谱成像技术的葡萄内部品质快速无损检测和仪器研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文基于光谱和多光谱成像技术的葡萄内部品质快速无损检测和仪器研究作者姓名：吕刚指导教师：杨海清副教授浙江工业大学信息工程学院2013年5月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterRapidNondestructiveDetectionandInstrumentationofGrapeInternalQualityBasedonSpectroscopyandMultispectralImagingTechnologyCandidate：GangLvAd

2、visor．HaiqingYangCollegeofInformationEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMay2013浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：甬讽1日期：弘J3年厂月加日＼J学位论文版权

3、使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密日。(请在以上相应方框内打”v，，)作者签名：墨＼¨导师签名：啼乙倒／寿日期：为13年岁月kEt日期：矽以年3"-月妒日浙江工业大学硕士学位论文基于光谱和多光谱成像技术的葡萄内部品质快速无损检测与仪器研究摘要近年来，我国水果产业受到的外来挑

4、战越来越大，提高水果果品的品质成了当前的燃眉之急，这就对我国水果的分级处理能力提出了要求。但是我国目前的分级技术等产后处理技术十分落后，还有不少水果的分级处理工作仍需人工完成。传统方法对水果内部品质检测都需要对样本作破坏性处理，费时费力。因此，亟需一种快速、无损、环保的检测方法对水果的内部品质进行测定。本文通过可见．近红外光谱技术与多光谱图像技术对葡萄可溶性固体含量(ssc)进行了无损检测建模和仪器化研究，主要研究内容如下：1．应用可见．近红外光谱分析技术对4个葡萄品种(比昂扣，红地球，巨玫瑰、藤稔)的可溶性固体含量(SSC)进行了测定。采用USB4000微型光谱仪对葡萄样

5、本采集了可见．近红外光谱数据，应用偏最小二乘法回归(PLS)、反向传播人工神经网络(BP．砧州)、最小二乘支持向量机(LS．SVM)模型以及基于粒子群优化的支持向量机(PSO．SVM)等方法建立了葡萄SSC预测模型。预测结果显示，PSO．SVM模型的预测能力最强，对各个品种的预测决定系数磋为o．87～0．95，预测误差RMSEP为o．77～1．23oBrix。2．应用多光谱图像技术对同样4个葡萄品种的SSC进行了建模研究。研究中采用多光谱摄像机对葡萄样本采集了多光谱图像数据，结合数字图像处理技术，自动分离出葡萄图像，并对其进行了HIS、CIEXYZ等多个颜色空间的转换和植被

6、指数的计算，共获得葡萄果实13个光学特征参量，利用这些特征参量建立了单元线性回归模型和多元回归模型(MLR、BP．ANN、LS—SVM和PSO．SVM。预测结果表明，多元回归模型预测精度较高，其中PSO．SVM模型预测精度最高，对4个葡萄品种的预测决定系数R：为o．82～0．93，预测误差RMSEP为O．99～1．17oBrix。另外，对13个光学特征参量的组合优化表明，用CIEXYZ，RGB颜色特征结合近红外特征的预测精度更高。浙江工业大学硕士学位论文3．提出了基于特征波长发光二极管的葡萄SSC快速无损检测仪的原理和实现方案。首先应用连续投影算法提取葡萄SSC特征波长，再

7、筛选出具有近似发光波长的LED作为光源，结合单片机系统完成仪器设计。仪器测试结果表明，预测相对误差小于10％。关键词：葡萄，可溶性固体含量，可见一近红外光谱技术，多光谱图像技术，水果品质检测仪浙江工业大学硕士学位论文RAPⅡ)NoNDESTRUCTIVEDETECTIoNANDD呵S删MENTATIoNoFGRAPED叮TERNALQUALITYBASEDONSPECTRoSCOPYANDMULlⅡSPEC眦LIMLAGINGTECHNOLOGYABSTRACTInrecentyears，fruitindustry