基于透射光谱的苹果霉心病判别影响因素及其修正方法研究

发布时间：2021-10-09 02:15

　　苹果是我国最重要的水果产业支柱之一,近年来由于生活水平的提高,人们越来越重视其内部品质,对苹果的需求也逐渐从“数量型”向“质量型”转变。霉心病作为苹果的一种内部病害,严重制约着整个产业的优质果率和出口率。基于可见/近红外透射光谱技术检测苹果霉心病的方法引起了国内外众多学者的重视,且取得了较好的检测效果。但是现有研究多数在采用大小均匀样本的理想状态下进行建模与分析,忽略了果实颜色、果实大小等样本差异对于透射光谱的影响,而实际采后检测中苹果的大小、表面颜色、检测位置、光源距离等众多因素均会对霉心病的检测效果造成影响。为了提高采后苹果霉心病检测精度、检测可靠性以及适用性,提升检测模型的实用性与先进性,本文对基于透射光谱的苹果霉心病判别影响因素进行了深入研究,并提出了一些考虑影响因子的光谱修正方法。主要研究内容和结论如下:（1）构建了苹果霉心病透射光谱检测平台并对光谱数据分析方法进行了介绍。首先分析了苹果不同霉心病类型（褐变型、霉心型和心腐型）的发病机理以及病害特点,论证了基于近红外光谱技术检测苹果内部病害的可行性。其次,根据光谱透射检测特点,搭建了基于光谱仪的苹果霉心病透射光谱检测平台。最后... 

【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

苹果霉心病的不同类型

第二章苹果霉心病透射光谱获取及数据分析方法11图2-3光谱分析软件界面Fig.2-3Interfaceofspectralanalysissoftware进行苹果透射光谱采集时，为保证光源稳定，每次采集数据前15min打开光源进行预热工作。采集数据时，保持暗箱门处于关闭状态，将苹果样本放置于苹果托台上，果柄轴向方向与光源照射方向垂直。每个样本于赤道面处选取均匀分布且无缺陷的3个点采集光谱信息，各点之间呈120°，最终取3次数据的平均值作为样本的光谱数据。2.3样本选择与光谱压缩方法光谱仪测得的光谱数据，包含了不同原因造成的噪声、各种原因产生的异常样本以及数据中的冗余信息和共线性问题，都会影响数据分析的结果，因此采用化学计量学方法对光谱数据的定性和定量分析在多数情况下是必须的，且化学计量学方法建立的判别模型是工业化应用的基矗2.3.1异常样本检验方法在获取苹果近红外透射光谱的实验中，不可避免的会产生一些异常样本。因此，异常样本的检验和剔除是建立稳定高效的校正模型的关键之一。产生异常样本的原因有很多，可能是样本本身，也可能是实验仪器或者实验操作。异常样本一般是含有极端组成的样本，这些极端组成可能是光源中的误差造成的，也可能是正常值。往往这类极端组成会对模型性能产生强烈的影响，导致模型不稳定，因此需要剔除。对于一些特别明显的异常样本，如其理化值明显高于实际值的范围，我们可以通过经验进行识别并将其剔除。而对于不明显的异常样本，我们则需要借助数理统计的分析方法进行识别。本文中主要应用了马氏距离法进行异常样本的检验。马氏距离通过数据之间的协方差距离求得，可以衡量出一个样本对于全部样本集带来的影响大小（刘强等2007；

第三章苹果近红外透射光谱的影响因素及响应特性分析29言，选取714nm附近的波长区域，所采集到的光谱是比较稳定的。3.4表面颜色对苹果近红外透射光谱响应特性的影响由于苹果生长时期的天气环境存在着很大的不确定性，温度、光、氮肥等众多因素都会影响苹果的着色质量，这也就导致了苹果表面颜色的差异。如图3-5表示了着色较差和着色较好的两类苹果，图3-6表示了条红、混合型和片红三种不同的着色类型。2018年11月2日从冷库中选取各5个相同大孝两种不同着色质量（着色较差和着色较好）、理化性质相近、无外部缺陷的健康苹果运回机械与电子工程学院于第2天进行实验，并采用标签对样本进行逐一编号。同时，选取各5个相同大小，三种不同着色类型（条红、混合型、片红）、无外部缺陷的健康苹果运回机械与电子工程学院于第2天进行实验，并采用标签对样本进行逐一编号。实验过程中保持室内温度稳定在20℃，相对湿度为30%～40%。（1）着色较好（2）着色较差图3-5两种不同着色质量的样品Fig.3-5Twosamplesofdifferentcoloringqualities（1）片红（2）混合型（3）条红图3-6三类不同着色类型的样品Fig.3-6Threesamplesofdifferentcoloringtypes通过对不同着色质量和不同着色类型的苹果进行近红外透射光谱采集实验来考虑苹果不同表面颜色对透射光谱的影响。


本文编号：3425434