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基于可见近红外光谱的蜜瓜水渍判别方法研究

访问量:1248 发布时间:2023-04-07

  本研究应用400-1000nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS13进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。

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  河套蜜瓜属葫芦科厚皮甜瓜属甜瓜种,外型溜圆,标准瓜重0.5公斤左右,色泽淡黄。河套蜜瓜是由国外的厚皮蜜瓜在河套地区经过大约70 多年栽培形成的一个品种群巴。俗话说:“黄河百害,唯富一套”,在这里有适合蜜瓜生长的土地、有充足的光照、有比较大的昼夜温差等等条件,这些自然条件都有益于河套蜜瓜生长与营养物质的沉积,使得河套蜜瓜有了独一无二风味,品尝一口可以享受到梨、苹果、蜜桃、香蕉的美味,醇香甘甜,为瓜中珍品。另外其果实中含有一定数量的蛋白质、脂肪、粗纤维、钙、磷、铁和维生素等营养成分,可谓生食瓜中之上品,深受广大人民的喜爱。现如今,在北京、香港、广州等地都可以品尝到醇香甘甜的河套蜜瓜。河套蜜瓜是内蒙古自治区西部地区重要经济作物,其经济价值不容小觑。蜜瓜内部出现水渍是河套蜜瓜经济价值降低的原因之一,针对河套蜜瓜果实大、果皮厚、呼吸活跃、很难直接从外观判断其是否有水渍等特点,开展了基于近红外光谱分析的河套蜜瓜水渍判别方法研究。本研究以河套蜜瓜为研究对象,在采集蜜瓜透射光谱基础上,首先研究了蜜瓜透射光谱随蜜瓜贮藏天数的变化;然后利用近红外光谱分析技术对水渍蜜瓜与正常蜜瓜进行判别;另外利用图像处理技术提取水渍败坏部分的图像,为蜜瓜分级提供一定的基础数据。

  本研究以河套蜜瓜为研究对象,在采集蜜瓜透射光谱基础上,首先研究了蜜瓜透射光谱随贮藏天数的变化,然后利用近红外光谱分析技术对水渍蜜瓜与正常蜜瓜进行判别;另外利用图像处理技术提取蜜瓜水渍败坏部分的图像,为蜜瓜的分级提供了数据基础。本文得到如下结论:

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  1.蜜瓜透射光谱随蜜瓜贮藏天数而变化。随着贮藏天数的增加,蜜瓜透射光谱的透射率不断增强,蜜瓜透射光谱在波长600~900nm范围内表现较为明显。

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  2.构建试验样品集,采用本研究小组设计的光谱采集装置,分别采集正常蜜瓜和水渍蜜瓜赤道方向与果柄一果蒂方向的透射光谱。通过近红外光谱分析软件对采集到的光谱进行预处理,并建立水渍蜜瓜与正常蜜瓜的DA判别(Discriminant Analysis判别分析)模型。

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  3.在上述研究的基础上,分析了蜜瓜不同摆放方式以及不同光谱预处理方法对DA判别模型的影响,得到了判别正确率较高的DA判别模型,模型校正集的正确率为88.1%,预测集的正确率为90%。

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  4.本研究通过对水渍图像直方图的显示观察研究、对比度拉伸、中值滤波等预处理过程,最后通过直方图阈值分割方法成功对蜜瓜水渍图像进行了提取。


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