全透射近红外光谱的苹果整果糖度在线检测模型优化

摘要：

光谱质量、样本个体差异、检测系统和建模算法等多种因素共同决定水果糖度检测模型的预测精度和稳定性.采用自主研发的短积分全透射近红外在线检测系统以5ms积分时间和0.5m·s-1运行速度在线获取了"富士"苹果全透射光谱信号.不同姿态获取的透射光谱强度差异明显,但曲线走势相近,均在920 nm波段具有最大的光谱强度,在850 nm波段存在波谷.采用移动平均平滑、标准正态变量变换和多元散射校正等预处理方法有效去除原始光谱的随机噪声和基线偏差,减小了样本检测姿态引起的光谱差异.为分析不同检测姿态对苹果整果糖度预测模型的影响,构建了单一姿态局限模型和多姿态通用模型,结果表明基于全位点平均透射光谱构建的单一姿态局限模型对检测姿态具有很大的局限性,而多姿态通用模型预测能力较单一检测姿态相当,但却对不同的检测姿态具有更强的适用能力.为进一步提高光谱信号质量,优化模型预测能力,采用信号强度阈值优选方法实现了苹果整果糖度预测模型优化,发现移除中央位点获取的透射光谱信号,有利于提高苹果整果糖度预测模型精度.多姿态通用信号强度优化模型综合考虑不同姿态获取的光谱信息有效性,有效提升了通用信号强度优化模型的预测能力和稳定性,当多姿态通用模型中信号强度阈值为5000时,模型预测性能最佳,其预测参数Rp,RMSEP和RPD分别为0.79,0.84％ 和1.58.表明短积分全透射近红外在线检测系统用于不同姿态苹果糖度预测是可行的,多姿态通用模型的建立,扩大了模型在不同姿态的预测稳健性,短积分光谱采集方式结合信号强度阈值优选方法提升了光谱信号的质量和模型的预测能力.

关键词：在线检测、全透射光谱、通用模型、苹果、糖度

所属期刊栏目：42

分类号：S37(农产品收获、加工及贮藏)

资助基金：国家重点研发计划;青年北京学者陈立平项目;国家自然科学基金;农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室建设项目

在线出版日期：2022-06-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1907-1914