本文選題：近紅外光譜 + 在線�。� 參考：《山西農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鮮棗以其自身的特點(diǎn),極具營(yíng)養(yǎng)滋補(bǔ)功能和藥用價(jià)值,一直受到廣大人群的普遍青睞與贊可。然而,鮮棗在采摘、貯藏、包裝、運(yùn)輸及銷售等諸多環(huán)節(jié)中常因碰撞、擠壓、摔傷等因素造成鮮棗果實(shí)不同程度的輕微損傷,其短時(shí)間內(nèi)造成的棗外觀品質(zhì)變化很小,肉眼難以分辨,但若不及時(shí)剔除損傷棗,其不斷產(chǎn)生的乙烯物質(zhì),會(huì)加速其自身與其他正常鮮棗的成熟與腐爛,大大縮短鮮棗的貯藏期與貨架期將會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失,直接影響鮮棗的市場(chǎng)價(jià)值。因此,建立一套快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的識(shí)別輕微損傷鮮棗的判別方法,成為目前急需解決的問(wèn)題。本研究以鮮食棗中的壺瓶棗為研究對(duì)象,基于搭建的鮮棗輕微損傷在線無(wú)損檢測(cè)裝置系統(tǒng),采用近紅外光譜分析技術(shù)與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法相結(jié)合,分析壺瓶棗在3種旋轉(zhuǎn)速度情況下,對(duì)3種輕微損傷方式下的壺瓶棗與完好壺瓶棗樣本進(jìn)行判別研究,建立了與.之相應(yīng)的在線定性判別分析模型；同時(shí)本研究還對(duì)完好壺瓶棗樣本可溶性固形物(SSC)指標(biāo)進(jìn)行了理化性質(zhì)的分析及測(cè)定,基于近紅外光譜分析技術(shù)建立了完好壺瓶棗樣本SSC在線無(wú)損檢測(cè)的定量分析模型。主要進(jìn)行了以下幾方面的研究：(1)針對(duì)現(xiàn)有輕微損傷鮮棗在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的不足,以鮮棗近紅外光譜靜態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)為理論基礎(chǔ),結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)、機(jī)械學(xué)、電學(xué)和化學(xué)計(jì)量學(xué),初步設(shè)計(jì)完成了輕微損傷鮮棗在線無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置,該裝置包括機(jī)械輸送系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)摩擦系統(tǒng)、光譜采集系統(tǒng)。為輕微損傷鮮棗的在線實(shí)時(shí)無(wú)損檢測(cè)提供了硬件支持。(2)針對(duì)輕微損傷壺瓶棗及完好壺瓶棗在線實(shí)時(shí)不易檢測(cè)特點(diǎn),基于搭建的鮮棗輕微損傷在線無(wú)損檢測(cè)裝置系統(tǒng),在3種旋轉(zhuǎn)速度(1.5r/min、2.0 r/min、2.5 r/min)情況下,采集3種輕微損傷方式下壺瓶棗與完好壺瓶棗的可見(jiàn)近紅外全光譜數(shù)據(jù)。(3)在全光譜波段400-2450nm范圍內(nèi),分析對(duì)比了3種旋轉(zhuǎn)速度(1.5r/min、2.0 r/min、2.5 r/min)對(duì)3種輕微損傷方式下壺瓶棗與完好壺瓶棗總體判別精度的影響。通過(guò)采用不同光譜預(yù)處理方法,分析比較建立線性偏最小二乘判別分析(PLS-DA),非線性極限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM)和最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)三種定性判別模型。研究結(jié)果得出,所設(shè)定的三種旋轉(zhuǎn)速度當(dāng)中,與以1.5r/min、2.5r/min旋轉(zhuǎn)速度對(duì)3種輕微損傷方式下壺瓶棗與完好壺瓶棗在線檢測(cè)總體判別精度相比,以2.0 r/min旋轉(zhuǎn)速度所獲得的在線檢測(cè)總體判別精度更高,采用原始全光譜數(shù)據(jù)作為ELM模型輸入量,建立FS-ELM判別模型對(duì)4種未知樣本的正確識(shí)別率分別為100%、85.71%、83.33%、100%,總的正確判別率為92.26%。由此得出,壺瓶棗以2.0 r/min旋轉(zhuǎn)速所建立的FS-ELM預(yù)測(cè)判別分析模型取得了較優(yōu)的判別效果。(4)在全光譜波段400-2450nm范圍內(nèi),采用RC回歸系數(shù)法與SPA算法優(yōu)選特征波長(zhǎng),分別作為建立PLS-DA、ELM和LS-SVM定性判別模型的輸入量,得到壺瓶棗3種旋轉(zhuǎn)速度(1.5r/min、2.0 r/min、2.5 r/min)各自相對(duì)應(yīng)的6種判別分析模型。研究結(jié)果得出,將判別模型簡(jiǎn)化后,1.5r/min旋轉(zhuǎn)速度對(duì)4種未知樣本有較高的正確判別率,采用RC算法優(yōu)選14個(gè)特征波長(zhǎng),分別為687nm、773nm、829nm、963nm、1065nm、1119nm、 1294nm、1333nm、1379nm、1417nm、1658nm、1814nm、1908nm和2134nm,所建立的RC-LS-SVM在線檢測(cè)判別模型對(duì)4種未知樣本的正確判別率分別達(dá)到83.33%、85.71%、100%、83.33%,總的正確判別率為88.09%。3種不同旋轉(zhuǎn)速度都會(huì)對(duì)輕微損傷壺瓶棗檢測(cè)判別模型準(zhǔn)確率造成影響,同時(shí)該實(shí)時(shí)在線檢測(cè)系統(tǒng)在一定程度上還存在相關(guān)問(wèn)題,需進(jìn)一步提高改進(jìn)。(5)在全光譜波段400-2450nm范圍內(nèi),分析對(duì)比了3種旋轉(zhuǎn)速度(1.5r/min、2.0 r/min、2.5 r/min)對(duì)完好壺瓶棗SSC在線檢測(cè)預(yù)測(cè)模型精度的影響。將原始光譜數(shù)據(jù)做不同的預(yù)處理,建立PLSR在線檢測(cè)定量分析模型。研究結(jié)果得出,所設(shè)定的3種旋轉(zhuǎn)速度當(dāng)中,與以2.0r/min、2.5r/min旋轉(zhuǎn)速度對(duì)完好壺瓶棗SSC在線檢測(cè)預(yù)測(cè)模型精度相比,采用OSC處理方法,以1.5r/min旋轉(zhuǎn)速度所獲得的FS-PLSR在線檢測(cè)預(yù)測(cè)模型精度較優(yōu),其建模結(jié)果Rc為0.876,RMSEC為1.846；Rp為0.763,RMSEP為1.792。由此得出,壺瓶棗以1.5r/min旋轉(zhuǎn)速度所建立FS-PLSR預(yù)測(cè)模型取得了較優(yōu)的預(yù)測(cè)效果。(6)在全光譜波段400-2450nm范圍內(nèi),采用RC回歸系數(shù)法與SPA算法優(yōu)選特征波長(zhǎng),分別建立RC-PLSR和SPA-PLSR定量分析模型。研究結(jié)果得出,壺瓶棗以1.5r/min旋轉(zhuǎn)速度建立的在線檢測(cè)預(yù)測(cè)模型中,采用RC回歸系數(shù)法算法優(yōu)選的13個(gè)特征波長(zhǎng),分別為796nm、915nm、993nm、1362nm、1463nm、1662nm、1816nm、1953nm、1984nm、 2134nm、2198nm、2255nm和2415nm,所建立的RC-PLSR在線預(yù)測(cè)模型對(duì)壺瓶棗SSC有較優(yōu)的預(yù)測(cè)結(jié)果,其Rc為0.846,RMSEC為1.962,Rp為0.782,RMSEP為2.247。該研究為完好壺瓶棗SSC的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)提供了新的理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:In this paper , a rapid , simple and accurate method for identifying mild damaged fresh jujube is established , which can greatly shorten the storage period and shelf life of fresh jujube .
A quantitative analysis model for online nondestructive testing of fresh Chinese date was established based on near infrared spectroscopy . ( 4 ) In the range of 400 - 2450nm , using RC regression coefficient method and SPA algorithm to determine the optimal characteristic wavelength , 6 kinds of discriminant analysis models corresponding to three rotational speeds ( 1.5r / min , 2.0 r / min , 2.5 r / min ) were established respectively . The results show that the correct discrimination rate of the model for 4 unknown samples is 83.33 % , 85.71 % , 1294nm , 1333nm , 1379nm , 1417nm , 1658nm , 1814nm , 1908nm and 2134nm , respectively . ( 5 ) In the range of 400 - 2450nm , the influence of three rotational speeds ( 1.5 r / min , 2.0 r / min , 2.5 r / min ) on the accuracy of online detection and prediction model of SSC in intact pot was analyzed .
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本文編號(hào)：1863192