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原文传递基于高光谱成像系统的李子可溶性固形物含量值检测方法

专利名称：	基于高光谱成像系统的李子可溶性固形物含量值检测方法
摘要：	本发明涉及高光谱成像技术检测领域，具体是一种基于高光谱成像系统的李子可溶性固形物含量值检测方法，该方法包括以下步骤：收集不同品种的新鲜李子样本，采用高光谱图像采集系统获取所有样本的高光谱图像，并提取整个果实区域的平均反射光谱；利用ATAGO PAL‑α数字手持袖珍折射仪测量所有李子样本的可溶性固形物含量值；利用SPXY算法按照校正集和预测集样本数3:1的比例划分所有李子样本，并应用竞争性自适应重加权算法选取特征波长；结合光谱预处理方法和化学计量学，建立李子可溶性固形物含量值的预测模型；本发明基于高光谱成像技术可快速、无损地检测李子可溶性固形物含量值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	贵州;52
申请人：	贵阳学院
发明人：	孟庆龙;张艳;尚静
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910232861.5
公开号：	CN109975217A
代理机构：	亳州速诚知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘佳
分类号：	G01N21/27(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	550005 贵州省贵阳市龙洞堡见龙洞路103号
主权项：	1.一种基于高光谱成像系统的李子可溶性固形物含量值检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：选取不同品种的新鲜李子样本，采用高光谱图像采集系统获取所有样本的高光谱图像，并提取整个果实区域的平均反射光谱；利用ATAGO PAL-α数字手持袖珍折射仪测量所有李子样本的可溶性固形物含量值；利用SPXY算法按照校正集和预测集样本数3:1的比例划分所有李子样本，并应用竞争性自适应重加权算法选取特征波长；结合光谱预处理方法和化学计量学，建立李子可溶性固形物含量值的预测模型。 2.根据权利要求1所述的基于高光谱成像系统的李子可溶性固形物含量值检测方法，其特征在于，具体步骤为： ①选取大小均匀、无任何损伤的“红”李子、“青”李子样本，将所有样本依次编号后放在室温（22+2）℃下储藏，每隔1天取样一次，利用高光谱图像采集系统获取李子样本的高光谱图像，其中CCD相机的曝光时间是12.6ms，镜头与样本距离为40cm，电动平移台的移动速度是1.35cm/s，光谱范围为集392.53~1027.62nm，在此范围内共256个波段； ②对采集到的李子高光谱图像进行黑白校正，即在与样本采集相同的系统条件下，首先扫描标准白色校正板，得到全白的标定图像W；然后，盖上相机的镜头盖进行图像采集得到全黑的标定图像；最后，按照下面校正公式（1）完成图像标定，采集得到的原始图像I变成校正图像R；（1）式中，I—采集的高光谱图像，R—校正后的高光谱图像； ③进一步在ENVI 5.4（Research System，INc.，USA）图像处理软件中提取整个果实区域的平均光谱反射率，在MATLAB R2016b软件中采用标准正态变换对提取的原始光谱数据进行预处理，以消除表面散射以及光程变化对光谱的影响； ④将李子样本去皮后，利用ATAGO PAL-α数字手持袖珍折射仪测量所有李子样本的可溶性固形物含量值，每个样本分别测量3次求平均值，建立李子可溶性固形物含量值数据库；结合预处理后的光谱数据和实际测得的可溶性固形物含量值，进一步利用SPXY算法将李子按照3:1的比例划分为校正集和预测集； ④应用竞争性自适应重加权算法选取特征波长，共选取了26个波长作为特征波长，分别为：420.48，427.49，811.41，816.51，821.62，854.95，860.09，862.67，865.25，870.41，878.15，893.68，896.27，898.87，901.46，904.06，906.66，911.86，964.16，966.79，985.22，995.79，1001.08，1006.38，1011.68，1016.99nm； ⑤将步骤④中经竞争性自适应重加权算法选取的26个特征波长作为BP网络模型的输入，由于BP网络模型随机选取初始权值，因此采用50次重复建模结果的平均值作为最终结果，其中建模集中李子样本预测值与真实值的决定系数RC为0.986，均方根误差RMSEC为0.241，预测集中李子样本预测值与实际的决定系数RP为0.965，均方根误差RMSEP为0.556，进行预测值与真实值的比较； ⑥利用高光谱图像采集系统扫描待检李子样本，并提取样本整个果实区域的平均光谱反射率，对所得原始光谱数据进行标准正态变换（SNV）后，再将26个特征波长对应的光谱反射率输入李子可溶性固形物含量值预测模型中，计算得到测定待检李子样本的可溶性固形物含量值。 3.根据权利要求1或2所述的基于高光谱成像系统的李子可溶性固形物含量值检测方法，其特征在于：所述的新鲜李子要求大小均匀，无任何损伤的新鲜李子。 4.根据权利要求1或2所述的基于高光谱成像系统的李子可溶性固形物含量值检测方法，其特征在于：所述高光谱成像采集系统，包括暗箱，所述暗箱中设置有电动平移台，所述暗箱上设置有相机，所述相机下端连接设置有成像光谱仪，所述成像光谱仪下端连接设置有镜头，所述镜头正对所述电移动平台，所述暗箱的两侧均设置有漫反射光源，所述漫反射光源斜照于所述电动平移台上，所述电动平移台及相机均与一计算机连接，所述电动平移台用于放置待测李子样品，计算机用于控制整个系统工作。 5.根据权利要求4所述的高光谱成像采集系统，其特征在于：所述相机的CCD相机，像素为1392×1040。 6.根据权利要求4所述的高光谱成像采集系统，其特征在于：所述镜头的焦距为23 mm。 7.根据权利要求4所述的高光谱成像采集系统，其特征在于：所述电移动平台为精密防尘型电动平移台。
所属类别：	发明专利