作者单位
摘要
宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021
利用可见近红外(Vis-NIR)高光谱成像技术对完好和损伤等级灵武长枣进行快速识别检测。 采用定量损伤装置得到损伤Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ和Ⅴ级的灵武长枣, 借助高光谱成像系统采集完好长枣和损伤长枣样本高光谱图像。 提取感兴趣区域(region of interest, ROI)并计算样本平均光谱值。 利用光谱-理化值共生距离算法(SPXY)将420个长枣样本按3∶1的比例划分校正集315个和预测集105个。 灵武长枣原始光谱建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分类模型, 得到校正集和预测集准确率分别为72.70%和86.67%; 灵武长枣原始光谱数据采用移动平均(MA)、 卷积平滑(SG)、 多元散射校正(MSC)、 正交信号修正(OSC)、 基线校准(baseline)和去趋势(de-trending)等方法进行光谱预处理并建立PLS-DA分类判别模型。 通过分析比较, 得到MSC-PLS-DA为最优分类判别模型, 校正集准确率为76.19%, 预测集准确率为86.67%, 其中校正集比原始光谱建模准确率提高了3.49%, 预测集准确率较原始光谱建模结果未提高; 为了提高建模效果, 对灵武长枣原始光谱和预处理后的光谱分别采用连续投影算法(SPA)、 无信息变量消除(UVE)、 竞争性自适应加权抽样(CARS)和区间变量迭代空间收缩法(iVISSA)等算法提取特征波长, 建立PLS-DA分类判别模型, 结果表明, MSC-CARS-PLS-DA为最优模型组合, 校正集准确率为77.14%, 预测集准确率为89.52%, 建模准确率较原始光谱建模准确率分别提高了4.44%和2.85%。 结果表明, Vis-NIR高光谱成像技术结合MSC-CARS-PLS-DA模型可实现灵武长枣损伤等级的快速识别。
灵武长枣 高光谱 定量损伤 等级判别 偏最小二乘判别分析(PLS-DA) Lingwu long jujube Hyperspectral Quantitative damage Level discriminant Partial least squares-discriminant analysis (PLS-D 
光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1182
作者单位
摘要
1 宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021
2 宁夏大学土木与水利工程学院, 宁夏 银川 750021
3 宁夏大学物理与电子电气工程学院, 宁夏 银川 750021
滩羊肉的新鲜度是其品质安全的一个重要衡量指标, 也是肉品品质安全控制的关键环节。 挥发性盐基氮(TVB-N)是表征肉品腐败过程主要的化学信息, 能有效地评价出滩羊肉的新鲜度。 然而, TVB-N的传统检测过程繁琐且人为影响因素大, 检测结果缺乏客观性和一致性, 不能满足当今肉品检测过程无损、 快速、 高效的需求。 高光谱成像技术符合现代检测技术向多源信息融合方向发展的需求, 已在食品安全领域得到广泛应用。 利用可见/近红外高光谱成像技术(400~1 000 nm)结合动力学和化学计量学方法以及计算机编程技术, 将同时实现滩羊肉贮存期内(15 ℃环境)TVB-N 浓度的快速检测和贮藏期的预测。 研究中提取每个样品感兴趣区域的平均光谱数据, 选用蒙特卡洛算法剔除异常样本。 采用X-Y共生距离(SPXY)法划分为校正集和预测集, 分别选用多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)、 卷积平滑(savitzky-golay, SG)、 标准变量变换(standard normalized variate, SNV)、 归一化(normalization)、 基线校准(baseline)五种方法对原始光谱数据进行预处理, 优选出最佳预处理方法。 采用竞争性自适应重加权法(campetitive adaptive reweighted sampling, CARS)和连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)分别提取了21个和6个特征波长。 为优化模型并提高其模型精度, 采用SPA算法对 CARS 所选特征波长进行二次提取, 优选出14个特征波长。 基于所提取的特征波长建立TVB-N浓度的PLSR模型, 优选出 SNV-CARS-SPA-PLSR 模型具有较高的预测能力(R2c=0.88, RMSEC=2.51, R2p=0.65, RMSEP=2.11)。 同时, 建立了滩羊肉TVB-N变化与贮藏时间的动力学模型, 并将优化后的光谱模型和动力学反应模型相结合建立了滩羊肉光谱吸光度值与贮藏时间的高光谱动力学模型, 实现对贮藏时间的预测, 并通过 PLS-DA判别模型对滩羊肉贮藏时间进行判别分析(校正集判别准确率为100%, 预测集为97%)。 研究表明, 利用可见/近红外高光谱成像技术结合动力学和化学计量学方法以及计算机编程技术, 可以有效地实现滩羊肉品质智能监控与质量安全快速无损分析, 为开发实时在线检测装备提供理论参考。
可见/近红外高光谱 动力学模型 PLS-DA判别模型 新鲜度 化学计量学 Visible/near infrared spectroscopy Dynamic model PLS-DA discriminant model Freshness Chemometrics 
光谱学与光谱分析
2019, 39(6): 1909
作者单位
摘要
1 宁夏大学土木与水利工程学院, 宁夏 银川 750021
2 宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021
利用可见/近红外(400~1 000 nm)及近红外(900~1 700 nm)高光谱成像技术对宁夏地区滩寒杂交、 盐池滩羊、 小尾寒羊三个品种羊肉进行识别研究。 针对不同波段光谱特点, 分别优选出Baseline及SG卷积平滑光谱预处理方法, 并运用连续投影算法(SPA)提取特征波长, 结合线性判别分析(LDA)及径向基核函数支持向量机(RBFSVM)模型进行全波段及特征波长识别分析。 结果表明不同波段高光谱对羊肉品种识别均获得较好效果, 其中400~1 000 nm波段采用Baseline-Fullwave-RBFSVM及12个特征波长下准确率为100%与98.75%, 900~1 700 nm波段采用Baseline-Fullwave-RBFSVM及7个特征波长下准确率为96.25%与87.80%; RBFSVM非线性分类准确率高于LDA线性判别结果, 400~1 000 nm波段识别准确率优于900~1 700 nm波段, 说明三种羊肉在色泽纹理上差异比成分含量显著, 利用高光谱成像技术结合RBFSVM方法能够获得较优的羊肉品种识别效果。
高光谱成像技术 羊肉品种 多波段识别 特征波长 支持向量机 Hyperspectral imaging technology Varieties of mutton Multichannel recognition Characteristic wavelengths SVM(support vector machine) 
光谱学与光谱分析
2016, 36(9): 2937

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