梨糖度可见/近红外光谱实时检测样品非相关因素影响及模型优化研究
发布时间：2021-08-08 18:29
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,人们对水果的需求量越来越大,对水果品质的要求也越来越高。另一方面,中国作为水果生产大国,却在国际水果市场上缺乏竞争力,主要原因在于水果产后商品化处理程度较低,从而导致销售的同一批水果品质参差不齐。对产后水果进行品质检测和分级是水果产后商品化处理的主要环节,也是实现水果优质优价的重要途径。近红外光谱技术凭其快速、无损、可实现在线检测分析等诸多优点,已经被广泛应用于农业。然而,在实际预测过程中往往会受到包括环境因素、仪器因素和样品相关因素等的影响,而导致预测模型精度降低甚至失效。因此,本研究在团队前期研究的基础上,以梨、鲜榨果汁和果糖溶液为研究对象,利用可见/近红外光谱技术,主要围绕样品非相关因素,对可溶性固形物（Soluble Solids Content,SSC）进行建模分析与优化。根据实际生产应用中面临的问题,分析了不同光谱仪,水果果袋,参比光谱采集模式以及特征波长选择对水果可见/近红外光谱及其检测模型的影响。本文的主要研究内容和研究结论如下:（1）研究了不同型号光纤光谱仪之间皇冠梨SSC检测模型的适应性,建立了基于平均光谱差异校正（Mean ...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 我国水果产业的发展现状
1.1.2 水果品质检测的必要性
1.2 水果品质无损检测技术
1.2.1 常见的水果品质无损检测技术及应用
1.2.2 近红外光谱技术的基本原理与分析流程
1.3 可见/近红外光谱技术国内外研究现状
1.3.1 可见/近红外光谱技术在水果品质检测中的研究现状
1.3.2 可见/近红外光谱技术在水果品质检测中的应用难点
1.3.3 "模型失效"解决方法及其研究现状
1.3.3.1 预处理及变量筛选
1.3.3.2 模型更新
1.3.3.3 全局模型
1.3.3.4 模型传递
1.3.3.5 其他建模策略
1.4 研究目标和内容
1.4.1 课题来源
1.4.2 课题主要研究内容
1.4.3 技术路线
1.5 本章小结
第二章 实验仪器、材料和方法
2.1 主要实验仪器
2.1.1 QE系列光谱仪
2.1.2 理化分析仪
2.1.3 可见/近红外光谱检测系统
2.1.3.1 水果光谱在线检测系统
2.1.3.2 液体光谱检测系统
2.2 光谱采集及分析软件
2.2.1 SpectraSuite光谱采集软件
2.2.2 团队自编光谱采集软件
2.2.3 TQ Analyst软件介绍
2.2.4 Unscrambler软件介绍
2.2.5 Matlab软件介绍
2.3 实验材料
2.3.1 梨
2.3.2 鲜榨果汁
2.3.3 果糖溶液
2.4 光谱预处理方法
2.5 样本集划分方法
2.6 光谱建模方法
2.6.1 偏最小二乘回归PLSR
2.6.2 逐步多元线性回归SMLR
2.6.3 最小二乘支持向量机LS-SVM
2.6.4 间隔偏最小二乘回归iPLSR
2.7 模型评价指标
2.8 本章小结
第三章 不同光谱仪间皇冠梨SSC检测模型的适应性研究
3.1 问题来源
3.2 实验部分
3.3 PLSR建模分析
3.3.1 异常样本剔除
3.3.2 PLSR建模及结果讨论
3.4 不同光谱仪间模型适配性检验
3.5 模型传递方法
3.5.1 直接校正算法DS
3.5.2 分段直接校正算法PDS
3.5.3 斜率偏差算法S/B
3.5.4 平均光谱差值校正算法MSSC
3.6 模型传递及结果讨论
3.7 本章小结
第四章 套袋对翠冠梨SSC检测模型的影响研究
4.1 问题来源
4.1.1 套袋技术简介
4.1.2 水果套袋处理对近红外光谱技术应用的影响
4.2 实验部分
4.3 PLSR建模分析
4.3.1 异常样本剔除
4.3.2 PLSR建模及结果讨论
4.4 本章小结
第五章 参比采集频率对近红外光谱检测模型的影响研究
5.1 问题来源
5.1.1 研究基础
5.1.2 初步结论
5.1.3 基于不同建模方法的结果讨论
5.2 自动参比不同采集频率影响实验
5.3 PLSR建模分析
5.3.1 异常样品剔除
5.3.2 PLSR建模及结果讨论
5.4 本章小结
第六章 特征波长选择方法研究
6.1 特征波长选择的意义
6.2 特征波长选择算法介绍
6.2.1 逐步多元线性回归SMLR
6.2.2 蒙特卡罗非信息变量剔除MC-UVE
6.2.3 自适应性加权算法CARS
6.2.4 遗传算法GA
6.2.5 连续投影算法SPA
6.3 特征波长选择对不同年份皇冠梨SSC检测模型适应性的影响
6.3.1 实验数据
6.3.2 基于特征波长选择的不同年份间模型预测能力研究
6.3.3 基于特征波长选择的不同年份间模型修正
6.4 基于溶液特征波长选择的果实SSC检测模型研究
6.4.1 研究目的与意义
6.4.2 鲜榨果汁SSC检测模型
6.4.3 果糖溶液SSC检测模型
6.4.4 基于溶液特征波长的果实SSC检测模型
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 主要研究结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步研究展望
参考文献
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同光照下的近红外光谱模型传递研究[J]. 张文君,唐红,蒋巧勇. 中国测试. 2015(12)
[2]小麦种子发芽率近红外定量分析模型的优化（英文）[J]. 吴静珠,董文菲,刘倩,陈岩,孙丽娟. 农业工程学报. 2015(S2)
[3]近红外光谱结合新型模型传递方法用于糖料的在线质量监控[J]. 史新珍,王志国,杜文,易浩,张娟,陈增萍,俞汝勤. 分析化学. 2014(11)
[4]基于稳定竞争自适应重加权采样的光谱分析无标模型传递方法[J]. 张晓羽,李庆波,张广军. 光谱学与光谱分析. 2014(05)
[5]适宜西瓜检测部位提高近红外光谱糖度预测模型精度[J]. 介邓飞,陈猛,谢丽娟,饶秀勤,应义斌. 农业工程学报. 2014(09)
[6]苹果近红外预测模型的传递研究[J]. 吉纳玉,韩东海. 食品安全质量检测学报. 2014(03)
[7]苹果可溶性固形物近红外光谱在线检测影响因素研究[J]. 孙旭东,郝勇,刘燕德. 中国农机化学报. 2013(01)
[8]小型西瓜果实内部糖度分布及其影响因素研究[J]. 朱倩倩,管劼昊,李旷开,饶秀勤. 食品安全质量检测学报. 2012(06)
[9]便携式近红外光谱仪的苹果糖度模型温度修正[J]. 王加华,戚淑叶,汤智辉,贾首星,李永玉. 光谱学与光谱分析. 2012(05)
[10]脐橙总糖近红外光谱模型传递研究[J]. 胡润文,夏俊芳. 食品科学. 2012(03)
博士论文
[1]烟叶通用近红外定量模型稳健性研究[D]. 秦玉华.中国海洋大学 2014
[2]西瓜品质可见/近红外光谱无损检测技术研究[D]. 田海清.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于CT技术的苹果内部品质无损检测研究[D]. 黄滔滔.浙江大学 2012
本文编号：3330460
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 我国水果产业的发展现状
1.1.2 水果品质检测的必要性
1.2 水果品质无损检测技术
1.2.1 常见的水果品质无损检测技术及应用
1.2.2 近红外光谱技术的基本原理与分析流程
1.3 可见/近红外光谱技术国内外研究现状
1.3.1 可见/近红外光谱技术在水果品质检测中的研究现状
1.3.2 可见/近红外光谱技术在水果品质检测中的应用难点
1.3.3 "模型失效"解决方法及其研究现状
1.3.3.1 预处理及变量筛选
1.3.3.2 模型更新
1.3.3.3 全局模型
1.3.3.4 模型传递
1.3.3.5 其他建模策略
1.4 研究目标和内容
1.4.1 课题来源
1.4.2 课题主要研究内容
1.4.3 技术路线
1.5 本章小结
第二章 实验仪器、材料和方法
2.1 主要实验仪器
2.1.1 QE系列光谱仪
2.1.2 理化分析仪
2.1.3 可见/近红外光谱检测系统
2.1.3.1 水果光谱在线检测系统
2.1.3.2 液体光谱检测系统
2.2 光谱采集及分析软件
2.2.1 SpectraSuite光谱采集软件
2.2.2 团队自编光谱采集软件
2.2.3 TQ Analyst软件介绍
2.2.4 Unscrambler软件介绍
2.2.5 Matlab软件介绍
2.3 实验材料
2.3.1 梨
2.3.2 鲜榨果汁
2.3.3 果糖溶液
2.4 光谱预处理方法
2.5 样本集划分方法
2.6 光谱建模方法
2.6.1 偏最小二乘回归PLSR
2.6.2 逐步多元线性回归SMLR
2.6.3 最小二乘支持向量机LS-SVM
2.6.4 间隔偏最小二乘回归iPLSR
2.7 模型评价指标
2.8 本章小结
第三章 不同光谱仪间皇冠梨SSC检测模型的适应性研究
3.1 问题来源
3.2 实验部分
3.3 PLSR建模分析
3.3.1 异常样本剔除
3.3.2 PLSR建模及结果讨论
3.4 不同光谱仪间模型适配性检验
3.5 模型传递方法
3.5.1 直接校正算法DS
3.5.2 分段直接校正算法PDS
3.5.3 斜率偏差算法S/B
3.5.4 平均光谱差值校正算法MSSC
3.6 模型传递及结果讨论
3.7 本章小结
第四章 套袋对翠冠梨SSC检测模型的影响研究
4.1 问题来源
4.1.1 套袋技术简介
4.1.2 水果套袋处理对近红外光谱技术应用的影响
4.2 实验部分
4.3 PLSR建模分析
4.3.1 异常样本剔除
4.3.2 PLSR建模及结果讨论
4.4 本章小结
第五章 参比采集频率对近红外光谱检测模型的影响研究
5.1 问题来源
5.1.1 研究基础
5.1.2 初步结论
5.1.3 基于不同建模方法的结果讨论
5.2 自动参比不同采集频率影响实验
5.3 PLSR建模分析
5.3.1 异常样品剔除
5.3.2 PLSR建模及结果讨论
5.4 本章小结
第六章 特征波长选择方法研究
6.1 特征波长选择的意义
6.2 特征波长选择算法介绍
6.2.1 逐步多元线性回归SMLR
6.2.2 蒙特卡罗非信息变量剔除MC-UVE
6.2.3 自适应性加权算法CARS
6.2.4 遗传算法GA
6.2.5 连续投影算法SPA
6.3 特征波长选择对不同年份皇冠梨SSC检测模型适应性的影响
6.3.1 实验数据
6.3.2 基于特征波长选择的不同年份间模型预测能力研究
6.3.3 基于特征波长选择的不同年份间模型修正
6.4 基于溶液特征波长选择的果实SSC检测模型研究
6.4.1 研究目的与意义
6.4.2 鲜榨果汁SSC检测模型
6.4.3 果糖溶液SSC检测模型
6.4.4 基于溶液特征波长的果实SSC检测模型
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 主要研究结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步研究展望
参考文献
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同光照下的近红外光谱模型传递研究[J]. 张文君,唐红,蒋巧勇. 中国测试. 2015(12)
[2]小麦种子发芽率近红外定量分析模型的优化（英文）[J]. 吴静珠,董文菲,刘倩,陈岩,孙丽娟. 农业工程学报. 2015(S2)
[3]近红外光谱结合新型模型传递方法用于糖料的在线质量监控[J]. 史新珍,王志国,杜文,易浩,张娟,陈增萍,俞汝勤. 分析化学. 2014(11)
[4]基于稳定竞争自适应重加权采样的光谱分析无标模型传递方法[J]. 张晓羽,李庆波,张广军. 光谱学与光谱分析. 2014(05)
[5]适宜西瓜检测部位提高近红外光谱糖度预测模型精度[J]. 介邓飞,陈猛,谢丽娟,饶秀勤,应义斌. 农业工程学报. 2014(09)
[6]苹果近红外预测模型的传递研究[J]. 吉纳玉,韩东海. 食品安全质量检测学报. 2014(03)
[7]苹果可溶性固形物近红外光谱在线检测影响因素研究[J]. 孙旭东,郝勇,刘燕德. 中国农机化学报. 2013(01)
[8]小型西瓜果实内部糖度分布及其影响因素研究[J]. 朱倩倩,管劼昊,李旷开,饶秀勤. 食品安全质量检测学报. 2012(06)
[9]便携式近红外光谱仪的苹果糖度模型温度修正[J]. 王加华,戚淑叶,汤智辉,贾首星,李永玉. 光谱学与光谱分析. 2012(05)
[10]脐橙总糖近红外光谱模型传递研究[J]. 胡润文,夏俊芳. 食品科学. 2012(03)
博士论文
[1]烟叶通用近红外定量模型稳健性研究[D]. 秦玉华.中国海洋大学 2014
[2]西瓜品质可见/近红外光谱无损检测技术研究[D]. 田海清.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于CT技术的苹果内部品质无损检测研究[D]. 黄滔滔.浙江大学 2012
本文编号：3330460
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3330460.html
