论文研究-可见-近红外光谱成像法快速检测猪肉新鲜度 .pdf

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可见-近红外光谱成像法快速检测猪肉新鲜度,汪希伟,赵茂程,为实现鲜猪肉新鲜度快速无损检测,从可见-近红外光谱图像提取针对鲜猪肉挥发性盐基氮(TVB-N)含量的特征波段。原始光谱为经反射�
国科技论文在线 前采用标准偏差归化()预处理后(如式)作为原始光谱进行特征波长提取。 式中一标准偏差归一化后的光谱,一输入光谱 光谱均值,一光谱波长通道 数 预测模型评价指标与特征波长提取算法 对光谱数据与 检测值的偏最小二乘回归()模型进行“留一法”交互验证, 选择其均方根误差( )作为预测模型的性能指标。采用基于加权回归系数进 行特征波长选择,以达到简化模型的同吋提晑模型预测精度的目的。具体算法如下: )对原始光谱与 检测值进行连续波段光谱预测建模,并确定偏最小二乘回归 ()模型的最佳主成分数量。 )依据第)步得到的最佳模型各波段冋归系数并考虑光谱通道带宽,选择回 归系数绝对值的局部极人值作为候选特征波长 )对第)步得到的候选特征波长进行仝组合,并对每种组合建立模型并进行 性能分析从而确定最佳特征波长组。 结果与分析 连续波段建模 分析原始光谱数据后发现前个与后个波长通道的信噪比过低,排除在顶测模型之 外,将个样木点( )的光谱与相应的 检测值进行建模,分析 个预测主成分时的校正均方根误差()与留一法父互验证均方根误差 分布发现,当选用个主成分时父互验证预测精度最高,达到 /如图()所 示。此时 校正集 为 45 主成分数 图连续波段建模主成分数量预测精度分布 国科技论文在线 故个主成分的预测模型即为 连续波段最佳预测模型,在此基础之上 进行回归系数分析,提取对回归模型影响大的候选特征波长。 候选特征波长 回归系数反映了各波长反射率对预测模型的贡献度,若某波长处的回归系 数接近则表示该波长对回归模型的预测贡献较小,若绝对值较大则表示对回归模型的预测 贡献度较大。连续波段最佳主成分预测模犁的回归系数绝对值,如图所示,其 个局部最大值用红圈标出,得到所对应的个候选特征波长。 375 E25 575 725 7T5 825 B75 25 wavelength (nrm 图加权回归系数绝对值局部峰值选为候选特征波长 考虑到相邻波长的相关性较高,且该光谱采集系统的带宽为 故选取的候选波长 间隔均大于 以降低候迒特征波长间的冗余度。所选个特征波长为 及 特征波长组 排除由于单纯邻近因素造成的冗余,候选特征波长之间仍可能由于组合因素造成冗氽 为此,对个候选特征波长的各种组合进行 建模比较,以确定最佳的特征波长组。 如图所小,对个候选特征波长进行组合,从数量至组合进行建模分析,分别纪 录各种波长数量组合中“留一法”交互验证最小均方根误差,及其所对应的主成分数量。横 坐标表示特征各最佳波长组波长数量,柱状图高度表示该波长数量最佳预测模型的主 成分数量,红色曲线衣示该最佳预测模型的“留法”交互验证均方根误差。最扃预测精度 出现在特征波长组合采用个主成分进行预测时,其校正集均方根误差 为 ,校正确定系数为,父互验证均方根误差 为 父互 验证确定系数为。其所对应的波长组为 及 国科技论文在线 optimal number of Components minimun rmsecy r minimum rmsec of wavelength 图特征波长组合预测性能 横坐标一特征波长组波长数量; 柱状图高度一最佳预测模型主成分数量; 红色曲线一其所对应最佳预测模型的交互验证均方根误差 由最终波段特征波长组所对应的模型对鲜猪肉 含量顶测函数如式所 式中为被测样本挥发性盐基氮含量预测值( 为该样本在波长为 处经过标准正归化预处理的表面漫反射光谱强度值。 由于消除了冗余信息的干扰,基于特征波长预测模型将预测精度从连续波段预测模型的 提高到了 特征波长提取方法分析 与传统光谱仪方法及基」光枥分光式成像光谱系统不同,基于电调制滤镜类,即声光可 调滤镜或液旵可调滤镜式成像光谱系统所采集的光谱图像带宽较大,光谱扫描步长也较大 与联合偏最小二乘特征波段提取法相比,针对此类光谱特点先根据回归系数进行带宽尺 度范围的候选特征波长初选完成初步光谱降维后对对有限候选波长进行全组合建模分析的 效率大幅提高 国科技论文在线 结论 所选的个带宽为 的特征波段 及 足可见一近红外光谱图像的猪肉新鲜度预测要求 基于成像光谱系统进行猪肉新鲜度光谱检测与传统光谱检测相比,以其自动提取兴趣区 域特征光谱的特点,提高了检测的自动化程度消除了由于人工选取呆样点造成的主观性并提 高了检测精度。 回归系数分析初选候选特征波长后利用仝排列建模性能分析的特征波长提取方法对较 宽带宽的光谱数据运行效率高,尤其适合电调制滤镜类成像光谱系统的光谱分析。 致谢 感谢雨润肉品有限公司在实验检测中提供的支持。 参考文献 侯墙锋,黄岚,上忠义,等肉品新鲜庋检测方法现代科学仪器, 中华人民共和国卫生部, 鲜(冻)畜肉卫生标准北京:中国标准出版社, 蔡健荣,万新氏,陈全胜近红外光谱法快速检測猪肉中挥发性盐基氮的含量光学学报,,() 黄星奕,周芳,将飞燕基于唉觉可视化技术的猪肉新鲜度等级评判农业机械学报, 中华人民共和国卫生部 肉与肉制品卫生标准的分析方法北京:中国标准出版社 南京林业大学基于静态高光谱成像系统的肉品品质可视化检测装置中国

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