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原文传递基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果检测方法与装置

专利名称：	基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果检测方法与装置
摘要：	本发明公开了一种基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果（生长期使用膨大剂的猕猴桃）检测方法与装置，属于农产品无损检测领域。解决的技术问题是提供一种快速无损、体积小、成本低的猕猴桃膨大果检测方法与装置。本发明包括蓄电池、外壳、散热风扇、电源管理模块、充电接口、数据接口、开关、光谱采集模块、光源模块、Y形光纤、运算控制模块。光源发出的光通过Y形光纤传递至猕猴桃中与猕猴桃产生相互作用后传回Y形光纤，光谱检测模块接收Y形光纤传回的光信号并将其转换为数字信号，然后通过数据接口传递给运算控制模块，运算控制模块计算出结果并将其反馈给用户，蓄电池和电源管理模块为装置供电。本发明可用于监管果农违规使用膨大剂。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北农林科技大学
发明人：	郭文川;杨彪;朱新华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910190349.9
公开号：	CN109856072A
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	712100 陕西省咸阳市杨凌示范区邰城路3号
主权项：	1.基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果检测方法，其特征在于，光源发出的可见/近红外光通过Y形光纤传递至猕猴桃中与猕猴桃产生相互作用后传回Y形光纤，光谱检测模块接收Y形光纤传回的光信号并将其转换为数字信号，然后通过数据接口传递给运算控制模块，运算控制模块根据猕猴桃膨大果判别模型计算出结果并将其反馈给用户；包括以下步骤：（1）设置可见/近红外光谱采集参数：打开所述运算控制模块（11）中的猕猴桃膨大果检测软件，设置光谱采集模块（8）的积分时间和平均次数；（2）黑白校正：预热光源（9-1）5分钟，关闭光源（9-1），将聚四氟乙烯白板放置于所述Y形光纤（10）单端面一端并紧贴Y形光纤（10）单端面，采集并设置暗光谱，打开光源（9-1），采集并设置参考光谱；（3）采集并预处理猕猴桃可见/近红外光谱：将待测猕猴桃放置于所述Y形光纤（10）单端面一端并紧贴所述Y形光纤（10）单端面，采集猕猴桃的原始光谱，并利用暗光谱和参考光谱计算猕猴桃漫透射可见/近红外光谱，然后对猕猴桃漫透射光谱用多项式平滑算法做降噪处理；所述猕猴桃漫透射可见/近红外光谱的计算方法为：式中 TC是漫透射光谱，TR是原始光谱，TW是参考光谱，TD是暗光谱；所述猕猴桃可见/近红外光谱的波长范围为340～1040nm；（4）识别猕猴桃是否经过膨大剂处理：以预处理过的猕猴桃漫透射光谱全谱作为输入参数，采用偏最小二乘判别算法计算待测猕猴桃是否为膨大果；计算猕猴桃是否为膨大果的偏最小二乘判别分析PLS-DA模型为： Y=BX+c 式中Y为模型输出量，B为系数矩阵，与采集的待测猕猴桃可见/近红外漫反射光谱维数相同，X为待测猕猴桃可见/近红外漫反射光谱，c为常数项；当2≥Y≥0时，待测猕猴桃为膨大果，当0≥Y≥-2时，待测猕猴桃为非膨大果，Y >2或者Y＜-2时，则不能判断待测猕猴桃是否为膨大果；模型中系数矩阵B和常数项c的确定方法包括以下步骤： a.样本选取:选取不同产地不同成熟度同一品种的猕猴桃，按照1:1比例取外形完好，无畸形的猕猴桃膨大果和正常果作为实验样本； b.猕猴桃可见/近红外光谱数据采集：用所述基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果检测装置采集待测样本的可见/近红外漫反射光谱； c.光谱预处理：采用多项式平滑算法对采集的光谱做降噪处理； d.确定系数矩阵B和常数项c：用1作为膨大果的标签值，用-1作为非膨大果标签值，用偏最小二乘判别分析算法以光谱矩阵和标签矩阵为输入量，计算出系数矩阵B和常数项c；所述模型中系数矩阵B和常数项c与猕猴桃的品种有关，对于特定品种的猕猴桃可以通过上述步骤确定；（5）显示检测结果。 2.基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果检测装置，其特征在于：包括蓄电池（1）、外壳（2）、散热风扇（3）、电源管理模块（4）、充电接口（5）、数据接口（6）、开关（7）、光谱采集模块（8）、光源模块（9）、Y形光纤（10）、运算控制模块（11）；所述蓄电池（1）、散热风扇（3）、电源管理模块（4）、充电接口（5）、数据接口（6）、开关（7）、光谱采集模块（8）、光源模块（9）、Y形光纤（10）均固定在所述外壳（2）上；所述光源模块（9）包括光源（9-1）、光源散热器（9-2）、光源支架（9-3），所述光源（9-1）固定在所述散热器（9-2）中并通过所述光源支架（9-3）固定在所述外壳（2）上；所述Y形光纤（10）从外层到内层依次包括外层金属（10-1）、入射光纤（10-2）、内层金属（10-3）、反射光纤（10-4），所述入射光纤（10-2）固定在光源散热器（9-2）上并接收光源（9-1）发出的光，所述反射光纤（10-4）与所述光谱采集模块（8）连接；所述光谱采集模块（8）通过所述数据接口（6）与所述运算控制模块（11）相连；所述电源管理模块（4）与所述相连蓄电池（1）、充电接口（5）、开关（7）、光源（9-1）相连；所述外壳（2）上分布有散热孔。 3.根据权利要求2所述的基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果检测装置，其特征在于所述运算控制模块（11）至少应具有一个USB接口并支持安装猕猴桃膨大果检测软件。 4.根据权利要求2所述的基于可见/近红外光谱的猕猴桃膨大果检测装置其特征在于所述光谱采集模块（8）采用硅基多通道阵列探测器，光谱采集波长范围为可见/近红外波段340-1040nm。
所属类别：	发明专利