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高光谱图像技术快速预测发酵醋醅总酸分布

农业工程学报 2014年第16期30卷 320-327页

作者：朱瑶迪邹小波石吉勇赵杰文林颢江苏大学食品与生物工程学院镇江212013

固态发酵是镇江香醋生产的重要环节之一,直接决定着成品醋的风味和品质。但目前固态发酵的生产控制主要依赖人工经验,难以有效保障镇江香醋的品质。该文分析了总酸(total acid content,TAC)、pH值、含水率在不同阶段的变化规律;采用高... 详细信息

固态发酵是镇江香醋生产的重要环节之一,直接决定着成品醋的风味和品质。但目前固态发酵的生产控制主要依赖人工经验,难以有效保障镇江香醋的品质。该文分析了总酸(total acid content,TAC)、pH值、含水率在不同阶段的变化规律;采用高光谱图像技术结合联合区间偏最小二乘法(synergy interval partial least squares,siPLS)快速预测固态发酵基质(醋醅)的TAC、pH值和含水率,其最佳模型的相关系数R分别为0.8316、0.9455和0.8503;同时利用主成分分析和逐步多元线性回归模型(stepwise multiple linear regression,SMLR)对醋醅高光谱图像进行分析,研究了总酸在醋醅中的分布情况,以此来快速判断醋醅发酵的均匀性。研究表明,利用高光谱图像技术快速预测醋醅的理化参数及其分布的方法是可行的,结果可为镇江香醋固态发酵的工艺控制提供基础数据和技术手段。

关键词：发酵图像处理主成分分析高光谱图像技术联合区间偏最小二乘总酸分布

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高光谱图像技术在水果品质无损检测中的应用

农业工程学报 2007年第11期23卷 280-285页

作者：洪添胜李震吴春胤刘敏娟乔军 Wang Ning 华南农业大学工程学院“南方农业机械与装备关键技术”省部共建教育部重点实验室广州510642 中国农业大学网络中心北京100083 Department of Biosystems and Agricultural Engineering Oklahoma State University 111 Ag Hall Stillwater OK 74078

传统的近红外光谱分析法和可见光图像技术应用于水果品质无损检测中存在的检测区域小、检测时间长、仅能检测表面情况等局限性。高光谱图像技术结合光谱技术与计算机图像技术两者的优点,可获得大量包含连续波长光谱信息的图像块,其图像... 详细信息

传统的近红外光谱分析法和可见光图像技术应用于水果品质无损检测中存在的检测区域小、检测时间长、仅能检测表面情况等局限性。高光谱图像技术结合光谱技术与计算机图像技术两者的优点,可获得大量包含连续波长光谱信息的图像块,其图像信息可检测水果的外部品质,光谱信息则可用于水果内部品质的检测,达到根据水果内、外部综合品质进行分类的目的。根据不同的采集设备,简介了两种获得高光谱图像的方法。综述了国内外将该技术应用于水果品质检测方面的研究进展,检测内容包括外观品质、损伤与缺陷,成熟度和坚实度,含糖量、含水率等内部品质,着重介绍了各高光谱图像的成像波段范围、分辨率、成像源,实验数据处理的方法以及实验结果等。根据综述所得提出了高光谱图像技术应用中需要解决的光谱降维、降低样品差异影响和实时检测平台搭建等问题。

关键词：高光谱图像技术水果品质无损检测机器视觉水果分级

基于高光谱图像技术的油菜叶片重金属铅含量检测研究

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基于高光谱图像技术的油菜叶片重金属铅含量检测研究

作者：曹燕江苏大学

学位级别：硕士

在矿产资源开发、工业污染、农药化肥等因素的影响下,中国一些地区重金属污染严重,铅污染问题突出。油菜是我国重要的油料作物,其叶片富含维生素和纤维素,油菜籽是食用油的重要来源。较高浓度铅污染抑制油菜生长,影响产业发展,长期食用... 详细信息

在矿产资源开发、工业污染、农药化肥等因素的影响下,中国一些地区重金属污染严重,铅污染问题突出。油菜是我国重要的油料作物,其叶片富含维生素和纤维素,油菜籽是食用油的重要来源。较高浓度铅污染抑制油菜生长,影响产业发展,长期食用铅污染的油菜叶或油菜籽油还会严重危害人体健康。所以,监测油菜中的铅含量对于油菜产业的发展和人体健康具有重要意义。传统的铅含量检测方法通常需要进行干燥、消解、定容等处理,费时复杂。作为新兴的无损检测技术,高光谱图像技术可以同时获取样本的光谱和空间信息,无需进行复杂操作即可实现快速、高精度检测。因此,本文基于高光谱图像技术对油菜叶片中的铅含量进行无损检测。主要研究内容及结论如下:(1)光谱、图像信息提取及检测机理研究。利用高光谱成像系统采集铅胁迫下油菜叶片高光谱图像,将整个叶片作为感兴趣区域(ROI)。以ROI中所有像素的平均光谱作为原始光谱数据,提取高光谱图像的24个颜色特征和特征图像的15个纹理特征。分析不同浓度铅胁迫下油菜叶片的叶绿素含量、铅含量以及细胞结构的变化,研究铅梯度胁迫下叶片平均光谱曲线的响应规律。结果表明,铅胁迫浓度的增加使叶片中的铅含量增加,叶绿素含量先增加后减少,叶片细胞结构受损。叶片的颜色和纹理图像特征是研究油菜受铅胁迫的重要特征,且可见光和近红外波段的光谱反射率与叶绿素和细胞结构有显著相关性。因此,利用高光谱图像技术检测油菜叶片的铅含量是可行性的。(2)光谱数据预处理以及光谱、图像特征选择方法研究。利用SG平滑结合一阶导数(SG-FD)对光谱数据进行预处理,降低了噪声干扰,增加了光谱峰数,突出了光谱特征。提出了改进随机青蛙算法(MRF)对光谱信息和图像信息进行特征选择,并与随机青蛙算法(RF)、区间变量迭代空间收缩算法结合竞争性自适应重加权算法(IVISSA-CARS)进行对比。结果显示,三种特征选择方法选择的变量保留了大量与铅含量检测相关的有效信息,且基于MRF算法选择的变量数量最少,共选取11个特征波长变量和6个图像特征变量。(3)基于高光谱图像技术的油菜叶片铅含量检测研究。分别构建基于MRF、RF、IVISSA-CARS选择的光谱特征、图像特征、光谱和图像特征融合的支持向量机回归(SVR)预测模型,对比发现基于本文提出的MRF算法选择的光谱和图像特征融合建立的模型效果最佳。之后,分别利用哈里斯鹰优化算法(HHO)、遗传算法和粒子群优化算法(GA-PSO)优化SVR的惩罚因子(c)和核参数(g),进一步提升MRF-SVR的预测能力。结果显示,MRF-GA-PSO-SVR模型为0.954,为0.071 mg/kg,该模型预测精度最高,稳定性最好。因此,基于MRF选择的光谱和图像特征融合建立的GA-PSO-SVR模型可以实现油菜叶片铅含量的高精度、无损检测。本文利用高光谱图像技术的光谱信息和图像信息结合化学计量学方法无损检测油菜叶片中铅含量,为快速、高精度检测油菜中的含铅量是否符合国家安全标准提供了技术支撑,也为预测植物中其他重金属含量提供了理论参考。

关键词：高光谱图像技术油菜铅特征选择模型优化

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高光谱图像技术在肉品检测中的研究进展

肉类工业 2022年第9期 36-40页

作者：郑素罗王润博河南御江食品股份有限公司河南漯河462300 河南工业大学漯河工学院河南漯河462300

阐述了高光谱图像技术的检测原理和硬软件系统方面的组成,从不同肉品的新鲜度检测、掺假检测、腐败菌检测和营养物质含量等几个方向,对近年来高光谱技术在肉品检测的应用研究进行了分析,重点突出了高光谱技术在肉品检测应用上的切实性;... 详细信息

阐述了高光谱图像技术的检测原理和硬软件系统方面的组成,从不同肉品的新鲜度检测、掺假检测、腐败菌检测和营养物质含量等几个方向,对近年来高光谱技术在肉品检测的应用研究进行了分析,重点突出了高光谱技术在肉品检测应用上的切实性;叙述了高光谱大数据中光谱预处理方法、特征波长提取方法和模型建立方法,并对未来高光谱技术在肉品检测中的发展进行了分析和总结。高光谱图像技术能够通过检测肉品嫩度、色泽、纤维结构、各种营养成分或有毒有害成分含量等,满足人们对肉品安全指标高效和高精确度检测,实现肉品内外质量分析和可视化表达。为高光谱技术在肉品检测中的广泛应用,提供理论依据。

关键词：高光谱图像技术肉品检测应用

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高光谱图像技术在水果无损检测中的研究进展

激光与红外 2013年第9期43卷 990-996页

作者：吴龙国何建国贺晓光刘贵珊王伟王松磊苏伟东罗阳思振华宁夏大学农学院宁夏银川750021 宁夏大学物理电气信息学院宁夏银川750021 宁夏红枣工程技术研究中心宁夏灵武750400

为保证水果质量,满足企业与消费者的需求,势必要对水果进行品质检测和分级处理。高光谱图像作为一种新型的无损检测技术,融合了图像学和光谱学的优点,可以快速、无损地获取水果的空间和光谱图像信息,从而全方位的反映水果内外部的品质... 详细信息

为保证水果质量,满足企业与消费者的需求,势必要对水果进行品质检测和分级处理。高光谱图像作为一种新型的无损检测技术,融合了图像学和光谱学的优点,可以快速、无损地获取水果的空间和光谱图像信息,从而全方位的反映水果内外部的品质信息。因此,该技术在水果品质无损检测领域具有巨大的发展前景。该文主要介绍了高光谱图像系统的基本原理、图像的采集和分析方法、国内外水果无损检测的应用以及未来的发展前景。

关键词：高光谱图像技术无损检测水果品质发展

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高光谱图像技术在食品无损检测中的研究进展

食品工业科技 2012年第15期33卷 412-417页

作者：黄培贤姚志湘粟晖孙阔幸红云广西工学院生物与化学工程系广西柳州545006

高光谱图像技术结合了影像学和光谱学的优点,可以同时采集一个物体的图像信息和光谱信息,是食品工业无损检测的未来发展趋势。本文介绍了高光谱图像系统的基本原理,图像的采集和分析方法,在食品品质和食品卫生安全等方面的应用以及现阶... 详细信息

高光谱图像技术结合了影像学和光谱学的优点,可以同时采集一个物体的图像信息和光谱信息,是食品工业无损检测的未来发展趋势。本文介绍了高光谱图像系统的基本原理,图像的采集和分析方法,在食品品质和食品卫生安全等方面的应用以及现阶段的限制和未来的发展方向。

关键词：高光谱图像技术无损检测食品品质食品安全

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高光谱图像技术在水果品质检测中的研究进展

食品研究与开发 2013年第10期34卷 4-8页

作者：徐爽何建国马瑜梁慧琳刘贵珊贺晓光宁夏大学物理电气信息学院宁夏银川750021 宁夏大学研究生院宁夏银川750021 宁夏大学农学院宁夏银川750021

高光谱图像技术结合了光谱技术和图像技术两者的优点,可实现水果内外品质同时检测,是水果品质无损检测的发展趋势。本文介绍了高光谱图像技术的基本原理,高光谱图像数据处理方法,在水果内外品质无损检测方面的国内外研究现状,分析了高... 详细信息

高光谱图像技术结合了光谱技术和图像技术两者的优点,可实现水果内外品质同时检测,是水果品质无损检测的发展趋势。本文介绍了高光谱图像技术的基本原理,高光谱图像数据处理方法,在水果内外品质无损检测方面的国内外研究现状,分析了高光谱图像技术在水果品质检测中存在的问题及未来的研究方向。

关键词：高光谱图像技术水果品质无损检测

基于高光谱图像技术的镇江香醋固态发酵过程研究

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现代食品科技 2014年第12期30卷 119-125页

作者：朱瑶迪邹小波石吉勇赵杰文徐艺伟林田中江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013 江苏恒顺集团有限公司江苏镇江212004

以发酵醋醅为研究对象,应用高光谱图像技术对其图像和光谱信息进行研究,以期对发酵状况快速预测。首先通过主成分分析(PCA)对其图像信息进行PCA;然后利用预处理后的光谱信息结合全光谱偏最小二乘(PLS)、区间偏最小二乘法(i PLS)和联合... 详细信息

以发酵醋醅为研究对象,应用高光谱图像技术对其图像和光谱信息进行研究,以期对发酵状况快速预测。首先通过主成分分析(PCA)对其图像信息进行PCA;然后利用预处理后的光谱信息结合全光谱偏最小二乘(PLS)、区间偏最小二乘法(i PLS)和联合区间偏最小二乘法(si PLS)建立总酸、p H及不挥发酸含量的快速预测模型,选择最优模型。结果表明,依据图像信息的不同主成分,优选出3幅特征图像,提取每幅图像的对比度、相关性、角二阶矩和一致性等4个基于灰度共生矩阵的纹理特征变量,利用K-最邻近法(KNN)建立发酵醋醅的识别模型,预测集识别率达到90.04%,能很好的预测醋醅发酵状况;优选出si PLS模型最优,预测集总酸、p H值和不挥发酸的RMSEP分别为0.75、0.05和0.3,能够实现重要理化指标的快速预测。因此利用高光谱图像技术可快速预测醋醅发酵状况,为优化工艺操作和提高发酵质量等提供有效、快速地检测手段。

关键词：固态发酵高光谱图像技术图像分析光谱分析

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高光谱图像技术诊断黄瓜病害方法的研究

高光谱图像技术诊断黄瓜病害方法的研究

作者：张琳沈阳农业大学

学位级别：硕士

黄瓜是我国最主要的蔬菜品种,种植广,面积大,经济效益显著。特别是随着温室蔬菜的发展,黄瓜在“菜篮子工程”中占有重要地位。然而黄瓜在生长发育过程中,经常受到各种因素的影响而发生病害,从而影响黄瓜的产量和品质,甚至绝收。农药的... 详细信息

黄瓜是我国最主要的蔬菜品种,种植广,面积大,经济效益显著。特别是随着温室蔬菜的发展,黄瓜在“菜篮子工程”中占有重要地位。然而黄瓜在生长发育过程中,经常受到各种因素的影响而发生病害,从而影响黄瓜的产量和品质,甚至绝收。农药的使用有时会收到良好的效果,但造成黄瓜与环境的污染。解决此类问题的有效技术措施是对黄瓜进行病害实时监控、预测预警与精确喷药,而其重要前提是快速、准确的获知黄瓜病害的信息。随着现代信息科学技术的发展,图像处理与识别、光谱分析等技术在植物病害诊断中得到了重要的应用,为实现植物快速、准确、无损的病害诊断提供了强有力的手段。高光谱图像技术作为一种农作物病害诊断的新技术,本文探讨了其在黄瓜病害诊断中的可行性。因为高光谱遥感图像的数据维数比较高,给图像进一步的处理造成了困难,为解决这一问题,本论文提出了主成分分析的降维方法,以诊断黄瓜病害为目的,首先对采集到的高光谱图像数据进行主成分分析,通过分析,挑选出634 nm、679 nm和700 nm三个波长作为特征波长,从而提取出三个特征图像,然后从每个特征图像中裁剪出特征子图像,经预处理后,从灰度统计量、直方图、颜色三方面进行了特征提取,初步提取出了22个特征向量,再利用逐步判别分析方法对这些22个特征向量进行优化选择,最终挑选出9个最具有代表性的特征参数,最后利用支持向量机和神经网络技术从黄瓜病害样本的样本数、特征图像、特征参数运用四种不同的核函数进行分类和比较,得到最佳的识别参数。本文从图像采集、主成份分析、图像预处理、特征提取、模式识别等几个方面都进行了方法研究,取得了比较理想的研究结果。论文研究结论对于促进高光谱图像技术在其他农作物病虫害诊断的研究与应用具有一定的借鉴意义。

关键词：高光谱图像技术黄瓜病害主成分分析特征提取支持向量机