基于高光谱反射、透射和交互作用成像模式的蓝莓硬度和弹性模量预测的比较

作     者：胡孟晗 董庆利 刘宝林 HU Meng-han DONG Qing-li LIU Bao-lin

作者机构：上海理工大学医疗器械与食品学院上海200093 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2016年第36卷第11期

页      面：3651-3656页

核心收录：

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31271896) 上海市科委长三角科技联合攻关领域项目(15395810900) 上海市研究生创新基金项目(JWCXSL1401) 上海理工大学优秀博士生激励计划 上海市东方学者跟踪计划资助 

主　　题：力学特性 质地 无损检测 随机蛙跳 波段选择 

摘      要：构建了高光谱反射、透射和交互作用成像系统对蓝莓的硬度和弹性模量进行无损检测,并对比不同成像模式的预测准确率。反射高光谱图像采用以大津法为核心的算法进行分割,而透射和交互作用高光谱图像利用基于区域增长的算法进行分割。对提取平均光谱分别进行标准正态变量变换(SNV)和一阶SG卷积平滑(Der),并构建相应光谱的最小二乘支持向量机模型。在全波段模型中,基于SNV预处理反射光(Reflectance-SNV)模型对蓝莓硬度的预测相关系数(R_p)=0.80,相对预测误差(RPD)=1.76;基于SNV预处理透射光(Transmittance-SNV)模型对蓝莓弹性模量的R_p(RPD)=0.78(1.74)。随机蛙跳算法(Random Frog)可以有效地减少了建模所需的波段数,同时还提高了大部分模型的预测准确率。基于随机蛙跳选择的Der交互作用光(Random Frog-interactance-Der)模型对蓝莓硬度的R_p(RPD)=0.80(1.83),但该模型建模所需的波段数为140;基于随机蛙跳算法的SNV透射光(Random Frog-Transmittance-SNV)模型对蓝莓弹性模量的R_p(RPD)=0.82(1.83),同时该模型建模所需的波段数为20。