基于光谱与图像的红茶萎凋水分感知模型研究

发布时间：2022-01-04 23:35

　　萎凋是红茶加工的第一道工序,其品质的好坏直接会影响到成品茶的品质。含水率又是评判萎凋是否适度的主要指标,但目前大多数茶厂在对红茶萎凋时无法做到快速、无损、精确的判断萎凋叶的水分含量,并且无法客观的判断萎凋是否均匀;因此急需一种能够迅速、无损、准确判断萎凋叶水分含量以及萎凋均匀程度的方法。本研究基于光谱与图像技术,以萎凋叶水分的定量预测作为感知手段,建立萎凋时序下水分定量预测模型,并通过该模型实现萎凋叶水分可视化,以期为提高红茶品质,推动红茶萎凋加工的智能化发展提供理论基础。本文主要研究内容如下:光谱信息对萎凋叶水分的表征能力要强于图像信息对萎凋叶水分的表征能力。分别采集时序萎凋叶的光谱信息和图像信息并检测样品的水分含量,对光谱信息进行标准正态变换（SNV）预处理,联合区间偏最小二乘回归（Si-PLS）特征波段筛选后所得模型精度最高;对图像信息提取9个颜色参数:R、G、B、H、S、V、L*、a*、b*,6个纹理参数:m、δ、r、μ、U和e,共15个特征变量进行标准分数法（Z-score）以及主成分分析（PCA）预处理,并建立偏最小二乘回归（PLSR）水分预测模型。两个模型的RPD值均大于... 

【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

烘箱(a)水分测定仪(b)

基于光谱与图像的红茶萎凋水分感知模型研究8图1-2技术路线图Fig.1-2.Flowchartoftheexperiment1.6本章小结本章概述了研究背景、研究目的、研究意义以及国内外关于萎凋设备、茶叶水分测定方法和高光谱在农产品检测应用的研究现状，论证了高光谱图像技术在红茶萎凋水分检测中应用是可行的，并基于萎凋工序中现存的问题，提出本文的研究内容，以萎凋叶高光谱图像作为研究对象，实现萎凋水分的可视化，为红茶萎凋精细加工提供了理论基矗

基于光谱与图像的红茶萎凋水分感知模型研究101.通风口12.萎凋房气路3.通气圆孔4.萎凋房5.机架6.排气口7.萎凋网带8.调整螺杆9.通风口210.网带压条图2-1萎凋设备结构示意图Fig.2-1Witheredstructurediagram本研究基于计算机流体力学（CFD）与响应面法（RSM）对所提出得萎凋设备进行仿真分析以及参数优化，以无量纲化后的温度场综合指标作为萎凋性能优劣的评判指标，对影响萎凋性能的3个因素（萎凋机层高x1、萎凋机与萎凋房空间距x2、气路位置x3）进行优化。结果表明，当萎凋机层高、空间距、气路位置分别为10cm、10cm、149.6cm时，红茶萎凋机温度指标最优。2、水分测定设备本研究使用水分测定仪（MA35M-000230V1,Sartorious）测定萎凋时序下每一时间节点萎凋叶的水分值。其工作原理与烘箱称重法测定样品含水率的原理相同，在引言部分已做阐述。萎凋叶水分含量测定流程为：每个时间节点下每次取3g萎凋叶放入水分测定仪中测定样品水分值，该过程做3次重复，取每时刻三次水分值的平均值作为该时刻下样品对应的水分值。3、光谱采集设备采用IAS3100光谱仪（中国无锡迅杰光远科技有限公司）对萎凋时序下样品进行光谱信息提龋该设备波长为900-1700nm；光谱精度为±1nm。每个时刻取15个样品，每个样品重约100g置于样品池重，经“翻拌-扫描”进行3次光谱采集（单次扫描20次），取3次采集光谱所得的平均光谱作为该样品的光谱信息。4、图像采集设备本研究所用图像采集设备主要包括工业专用相机、弧形光源、支架。专用工业相机型号为FI-S200C-G，其中镜头为4mm低畸变镜头，传感器为1/2.8CMOS图像传感器，分辨率为（1080像素*1080像素），曝光时间为0.09ms。光源选用DOME单色纯白弧

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于CFD和RSM的红茶萎凋机性能参数优化[J]. 安霆,江用文,梁高震,胡斌,董春旺.  茶叶科学. 2019(05)
[4]基于可见近红外的柿饼涩味定量定性分析[J]. 陈超锋,黎庆涛,韦保耀,夏宁,王海军,滕建文.  食品科技. 2019(08)
[5]基于高光谱的单粒小麦籽水分分布预测[J]. 朱洁,黄华,祝诗平,吴维吉,谢智勇,李旭,刘广昊.  中国粮油学报. 2019(08)
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[10]计算机视觉技术在茶叶领域中的应用现状及展望[J]. 黄藩,刘飞,王云,罗凡.  茶叶科学. 2019(01)

博士论文
[1]基于光谱和光谱成像技术的茶叶含水率检测机理和方法研究[D]. 魏玉震.浙江大学 2019

硕士论文
[1]工夫红茶萎凋机水分在线感知系统的研究[D]. 梁高震.石河子大学 2019
[2]基于可见/近红外光谱技术的抹茶品质快速无损检测方法及便携式装备研发[D]. 孙浩.江苏大学 2018
[3]四川引进茶树品种茗科1号、铁观音和黄棪加工红茶与绿茶的品质比较[D]. 王自琴.四川农业大学 2015
[4]茶叶物理特性及吸湿解吸平衡规律研究[D]. 张哲.华中农业大学 2012
[5]白茶日光连续萎凋方式及应用效果试验研究[D]. 江丽萍.福建农林大学 2009
[6]重庆地区蒸青绿茶加工中的关键工艺研究[D]. 欧丽兰.西南大学 2006



本文编号：3569275