[发明专利]一种基于二次光谱重组的西瓜糖度快速建模方法

说明书

技术领域                                               

本发明涉及一种西瓜糖度建模方法，尤其是涉及一种基于二次光谱重组的西瓜糖度快速建模方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对水果的外观、风味和营养等品质要求也越来越高。传统的水果内部品质检测方法均属于有损检测，不能满足水果内部品质无损检测、实时分级的发展需求。

基于光谱分析无损检测技术随着多年的发展，仪器价格已经平民化，甚至由于该方法无需使用化学试剂的特点，检测费用比某些传统国标方法低，以及其操作简单、可实现快速无损、在线实时检测的特点，已经广泛用于农产品内部品质检测。但是该技术也具有局限性，对于西瓜这种厚皮类瓜果来说，它们体积较大、皮厚多变以及含水量高，使得获取的光谱信息较弱，同时由于光谱检测器相邻波长间隔小、数据量大，往往会使计算工作量大而限制在线检测的速度，使水果高速在线检测时间短的要求难以达到。因此需要设法提高获取的光谱信号，使有效信息充分表达，并且对波长进行数据筛选，剔除不相关或非线性变量进行剔除，简化数据运算，提高检测速度，满足高速在线检测的要求。

由于西瓜糖度是衡量西瓜成熟度的一项重要指标，通过化学计量学方法建立模型，可以使与西瓜糖度相关的光谱信息得到有效的提取，等间隔抽取光谱法或等间隔平均光谱法重构的新光谱矩阵，可以使光谱数据量大大减少，利用筛选出的光谱变量建立对西瓜糖度的预测模型，计算速度快，可以满足对西瓜糖度在线检测的要求。

发明内容

为了解决西瓜体积较大、皮厚多变、含水量高、光谱透射难度大，在基于光谱法的高速在线检测过程中难以精确快速检测其糖度等难题，本发明的目的在于提供了一种基于二次光谱重组的西瓜糖度快速建模方法，对西瓜糖度建立预测模型，有效提取了光谱信息，简化模型，提高建模效率。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

1）采集西瓜的漫透射光谱，选取噪音平滑光谱范围内J个波长下的光谱；

2）测定西瓜的糖度值；

3）对J个波长下的光谱，采用等间隔抽取光谱法或等间隔平均光谱法重构新光谱矩阵，设置等间隔点数j，其中1≤j≤J/2，j为正整数，对J个波长下的光谱进行重构并对新光谱矩阵的建模效果进行比较，自适应优选相关系数在0.8以上的新光谱矩阵；

4）对相关系数在0.8以上的新光谱矩阵进行光谱预处理；

5）用筛选出的漫透射光谱与西瓜的糖度值建立西瓜糖度的预测模型，实现对西瓜糖度的在线检测。

所述采集西瓜的漫透射光谱，光谱采集试验装置由电脑、微型光谱仪、光纤、光源、透镜组成，光源为自制的光源装置，采用光谱采集软件进行漫透射光谱采集。

所述测定西瓜的糖度值，用榨汁机对西瓜榨汁，过滤后用数字折光仪测定糖度值，糖度值实为可溶性固形物含量。

所述等间隔抽取光谱法中抽取光谱X_i，等间隔点数j对J个波长下的光谱进行抽取后，得到由m_i个数据点组成的新光谱矩阵，其中，1≤j≤J/2，i=j=1，2，3…..，J/2，m_i=J/j，J/j为正整数，等间隔抽取光谱组成本法的新光谱矩阵不断利用本法的新光谱矩阵建立定量模型，并对建模效果进行比较，当j=J/2时，终止循环，输出相关系数在0.8以上的本法重构的新光谱矩阵。