本发明专利技术提供一种检测苹果可溶性固体含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：准备苹果样品步骤；调节高光谱成像仪步骤；黑白版校正步骤；测量苹果样品的光谱反射率步骤；测量其他样品的光谱反射率步骤；用国标方法测定苹果样品可溶性固体含量步骤；建立数学回归模型步骤；以及苹果可溶性固体含量的测算程序化步骤。根据本发明专利技术所提供的检测苹果可溶性固体含量的方法，只需采用高光谱成像仪测得苹果的光谱反射率信息，带入线性回归模型中，即可计算得出该苹果的可溶性固体含量，因此该方法无需破坏苹果就可以快速准确地测算出苹果的可溶性固体含量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可溶性固体含量的测定，具体涉及一种基于光谱分析的无损检测苹果 可溶性固体含量的方法。
技术介绍
中国是苹果生产大国，苹果质量等级的准确判定一直是中国非常重视的问题，这 也是中国苹果产业化生产的关键。苹果的可溶性固体含量是衡量苹果品质的重要因素之 一，而且苹果中的可溶性固体含量直接影响到苹果制品的美味。 目前，国内外，大多需要将苹果损坏。国家标准的 测量苹果可溶性固体含量的方法是：首先将苹果切碎，然后将苹果碎块放入高速组织匀浆 机中捣成浆，最后提取浆液，采用糖度计测定苹果的可溶性固体含量。这种方法虽然检测结 果比较准确，但是操作非常复杂耗时，而且只能进行抽样检测，从而判断某类苹果的可溶性 固体含量的大致范围，根本无法实现测量每个苹果样品的可溶性固体含量。 另外，目前还没有适用于市场上检测苹果可溶性固体含量的技术，经验人士往往 通过观察外观来判断苹果的可溶性固体含量，这样的判断结果存在很大的误差，也成为苹 果产业发展的瓶颈。 因此，发展一种快速无损是当今市场的迫切需 求。
技术实现思路
本专利技术是针对上述问题进行的，目的在于提供一种不需要破坏苹果，即可快速准 确地测定苹果可溶性固体含量的方法。 本专利技术为实现上述目的，采用了以下的技术方案： 本专利技术提供一种，其特征在于，包括以下步骤：准 备苹果样品步骤，从一批苹果中抽取若干个苹果样品，将该苹果样品清洗干净，在〇°C下保 存至少12小时；调节高光谱成像仪步骤，将一个苹果样品放置在高光谱成像仪的水平位移 台上，调节高光谱相机的高度和光源的强度以及矩形聚光透镜照射在苹果样品上的角度， 使苹果样品表面处在矩形聚光透镜的焦平面处，调节矩形聚光透镜的景深，使高光谱相机 能够拍摄到苹果样品整个曲面的清晰图像；黑白板校正步骤，移开苹果样品，保持光源的强 度不变，将白板放置在焦平面处，记录白板在光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反射率 A，然后将矩形聚光透镜用黑板封闭，记录黑板在光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反 射率r2 ;测量苹果样品的光谱反射率步骤，移开黑板和白板，将苹果样品放置在焦平面处， 用黑板封闭矩形聚光透镜，记录样品黑板光谱反射率A，然后移开黑板，通过移动水平位移 平台，扫描苹果样品的检测面，得到苹果样品在光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反射 率rs，按如下公式校正苹果样品的光谱反射率rs : Α = ? '式中R即为苹果样品校正后 r\ r2 的光谱反射率；测量其他样品的光谱反射率步骤，重复测量苹果样品的光谱反射率步骤，测 量其他的苹果样品在光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反射率，计算校正后的光谱反射 率，计算所有的苹果样品在光波长400?lOOOnm范围内各个波长所对应的光谱反射率平均 值，作光波长-光谱反射率平均值曲线；用国标方法测定苹果样品可溶性固体含量步骤，采 用国标IS02173规定的水果和蔬菜制品可溶性固体含量的测定方法测定所有的苹果样品 的可溶性固体含量；建立数学回归模型步骤，根据光波长-光谱反射率平均值曲线在400? lOOOnm范围内选取至少37个特征波长，将该37个特征波长下所有的苹果样品校正后的光 谱反射率与采用国标方法测得的相应的苹果样品可溶性固体含量进行关联，运用偏最小二 乘回归法建立数学回归模型，以选取37个特征波长下的光谱反射率为例，得到数学回归模 型如下： Y= 11. 9607537294788-0. 143642520620794 ?XrO. 105863600481352 ·Χ2+0. 10924 6444282623 ·Χ3-0. 254882848332586 ·Χ4-2. 78691407831185Ε-02 ·Χ5-7. 86541002189555Ε-02 ·Χ 6-7. 24996914024644Ε-02 ·Χ7-0. 144304439911315 ·Χ8-5. 07006523779758Ε-02 ·Χ9+5. 952237774620 32Ε-02 ·Χ10-5. 62302521068629Ε-02 ·Χη-2. 35601365841085Ε-03 ·Χ12-5. 21163682057966Ε- 02 ·Χ13+1. 83828562670345Ε-02 ·Χ14-0. 140737132450369 ·Χ15-0. 049427159554811 ·Χ16-9. 3419245 9275574Ε-02 ·Χ17+3. 75959418377708Ε-02 ·Χ18+0. 140441812259277 ·Χ19+0. 13090243818756 3 ·Χ2(ι+0. 375000135236033 ·Χ21+0. 407714589795041 ·Χ22-0. 245866506626271 ·Χ23+0. 129641648557 972 ·Χ24-0. 38961138317635 ·Χ25-0. 210467060864052 ·Χ26-1. 13028383697272Ε-02 ·Χ27+0. 1 34858971155099 ·Χ28+2. 92203886573371Ε-04 ·Χ29+0. 189169283541164 ·Χ3(Γ0. 219903013635167 · Χ31-0. 176347572189998 ·Χ32-3. 82129235904802Ε-02 ·Χ33-0. 149341892845856 ·Χ34+0. 602969 537823784 · Χ35+0. 216166784146167 · Χ36+0. 143622931484571 · Χ37， 式中γ是苹果可溶性固体含量的模型预测值，Xi?χ37分别是苹果样品在37个特 征波长下的校正后的光谱反射率；苹果可溶性固体含量的测算程序化步骤，将数学回归模 型编写为MATLAB的计算程序，对其他任何苹果，只需将该苹果在0°C下保存至少12小时，采 用高光谱成像仪测出苹果在光波长400?lOOOnm范围内的光谱反射率，提取上述37个特 征波长下的光谱反射率，并输出为txt文件，在MATLAB中读入txt文件，并运行计算程序， 即可计算得到苹果的可溶性固体含量。 本专利技术所提供的，还可以具有这样的特征：其中， 各个苹果在o°c下保存相同的时间。 专利技术的作用与效果 根据本专利技术所提供的，因为取若干苹果样品，采 用高光谱成像仪测得苹果样品的光谱反射率信息，取至少37个特征光波长下的光谱反射 率值，与国标方法测得的苹果可溶性固体含量平均值进行关联，得到线性回归模型，所以在 以后的检测中，只需采用高光谱成像仪测得苹果的光谱反射率信息，提取特征波长下的光 谱反射率值，带入线性回归模型中，即可计算得出该苹果的可溶性固体含量，因此该方法无 需破坏苹果就可以快速准确地测算出苹果的可溶性固体含量，非常适合应用于苹果以及苹 果制品质量等级的判定。 【附图说明】 图1是高光谱成像仪的结构示意图； 图2是苹果样品的光波长-光谱反射率平均值曲线；以及 图3是苹果样品可溶性固体含量的模型预测值与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检测苹果可溶性固体含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：准备苹果样品步骤，从一批苹果中抽取若干个苹果样品，将该苹果样品清洗干净，在0℃下保存至少12小时；调节高光谱成像仪步骤，将一个所述苹果样品放置在所述高光谱成像仪的水平位移台上，调节高光谱相机的高度和光源的强度以及矩形聚光透镜照射在所述苹果样品上的角度，使所述苹果样品表面处在所述矩形聚光透镜的焦平面处，调节所述矩形聚光透镜的景深，使所述高光谱相机能够拍摄到所述苹果样品整个曲面的清晰图像；黑白板校正步骤，移开所述苹果样品，保持所述光源的强度不变，将白板放置在所述焦平面处，记录所述白板在光波长为400～1000nm范围内的光谱反射率r1，然后将所述矩形聚光透镜用黑板封闭，记录所述黑板在光波长为400～1000nm范围内的光谱反射率r2；测量所述苹果样品的光谱反射率步骤，移开所述黑板和所述白板，将所述苹果样品放置在所述焦平面处，用黑板封闭所述矩形聚光透镜，记录样品黑板光谱反射率r0，然后移开所述黑板，通过移动所述水平位移平台，扫描所述苹果样品的检测面，得到所述苹果样品在光波长为400～1000nm范围内的光谱反射率rs，按如下公式校正所述苹果样品的光谱反射率rs：式中R即为所述苹果样品校正后的光谱反射率；测量其他苹果样品的光谱反射率步骤，重复所述测量所述苹果样品的光谱反射率步骤，测量其他的苹果样品在光波长为400～1000nm范围内的光谱反射率，计算校正后的光谱反射率，计算所有的所述苹果样品在光波长400～1000nm范围内各个波长所对应的光谱反射率平均值，作光波长‑光谱反射率平均值曲线；用国标方法测定苹果样品可溶性固体含量步骤，采用国标ISO2173规定的水果和蔬菜制品可溶性固体含量的测定方法测定所有的所述苹果样品的可溶性固体含量；建立数学回归模型步骤，根据所述光波长‑光谱反射率平均值曲线在400～1000nm范围内选取至少37个特征波长，将该37个特征波长下所有的所述苹果样品校正后的光谱反射率与采用所述国标方法测得的相应的苹果样品可溶性固体含量进行关联，运用偏最小二乘回归法建立数学回归模型，以选取37个特征波长下的所述光谱反射率为例，得到数学回归模型如下：Y＝11.9607537294788‑0.143642520620794·X1‑0.105863600481352·X2+0.109246444282623·X3‑0.254882848332586·X4‑2.78691407831185E‑02·X5‑7.86541002189555E‑02·X6‑7.24996914024644E‑02·X7‑0.144304439911315·X8‑5.07006523779758E‑02·X9+5.95223777462032E‑02·X10‑5.62302521068629E‑02·X11‑2.35601365841085E‑03·X12‑5.21163682057966E‑02·X13+1.83828562670345E‑02·X14‑0.140737132450369·X15‑0.049427159554811·X16‑9.34192459275574E‑02·X17+3.75959418377708E‑02·X18+0.140441812259277·X19+0.130902438187563·X20+0.375000135236033·X21+0.407714589795041·X22‑0.245866506626271·X23+0.129641648557972·X24‑0.38961138317635·X25‑0.210467060864052·X26‑1.13028383697272E‑02·X27+0.134858971155099·X28+2.92203886573371E‑04·X29+0.189169283541164·X30‑0.219903013635167·X31‑0.176347572189998·X32‑3.82129235904802E‑02·X33‑0.149341892845856·X34+0.602969537823784·X35+0.216166784146167·X36+0.143622931484571·X37，式中Y是苹果可溶性固体含量的模型预测值，X1～X37分别是所述苹果样品在所述37个特征波长下的校正后的光谱反射率；苹果可溶性固体含量的测算程序化步骤，将所述数学回归模型编写为MATLAB的计算程序，对其他任何苹果，只需将该苹果在0℃下保存至少12小时，采用所述高光谱成像仪测出所述苹果在光波长400～1000nm范围内的光谱反射率，提取所述37个特征波长下的光谱反射率，并输出为txt文件，在MATLAB中读入所述txt文件，并...
【技术特征摘要】
1. 一种检测苹果可溶性固体含量的方法，其特征在于，包括以下步骤： 准备苹果样品步骤，从一批苹果中抽取若干个苹果样品，将该苹果样品清洗干净，在 0°c下保存至少12小时； 调节高光谱成像仪步骤，将一个所述苹果样品放置在所述高光谱成像仪的水平位移 台上，调节高光谱相机的高度和光源的强度以及矩形聚光透镜照射在所述苹果样品上的角 度，使所述苹果样品表面处在所述矩形聚光透镜的焦平面处，调节所述矩形聚光透镜的景 深，使所述高光谱相机能够拍摄到所述苹果样品整个曲面的清晰图像； 黑白板校正步骤，移开所述苹果样品，保持所述光源的强度不变，将白板放置在所述焦 平面处，记录所述白板在光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反射率Γι，然后将所述矩形 聚光透镜用黑板封闭，记录所述黑板在光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反射率r 2 ; 测量所述苹果样品的光谱反射率步骤，移开所述黑板和所述白板，将所述苹果样品放 置在所述焦平面处，用黑板封闭所述矩形聚光透镜，记录样品黑板光谱反射率A，然后移开 所述黑板，通过移动所述水平位移平台，扫描所述苹果样品的检测面，得到所述苹果样品在 光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反射率r s，按如下公式校正所述苹果样品的光谱反射 率rs : 9 '式中R即为所述苹果样品校正后的光谱反射率； M f2 测量其他苹果样品的光谱反射率步骤，重复所述测量所述苹果样品的光谱反射率步 骤，测量其他的苹果样品在光波长为400?lOOOnm范围内的光谱反射率，计算校正后的光 谱反射率，计算所有的所述苹果样品在光波长400?lOOOnm范围内各个波长所对应的光谱 反射率平均值，作光波长-光谱反射率平均值曲线； 用国标方法测定苹果样品可溶性固体含量步骤，采用国标IS02173规定的水果和蔬菜 制品可溶性固体含量的测定方法测定所有的所述苹果样品的可溶性固体含量； 建立数学回归模型步骤，根据所述光波长-光谱反射率平均值曲线在400?lOOOnm范 围内选取至少37个特征波长，将该37个特征波长下所有的所述苹果样品校正后的光谱反 射率与采用所述国标方法测得的相应的苹果样品可溶性固体含量进行关联，运用偏最小二 乘回归法建立数学回归模型，以选取37个特征波长下的所述光谱反射率为例，得到数学回 归模型如下： Y= 11. 9607537294788-0. 143642520620794 ?XrO. 105863600481352 ·Χ2+0. 109246444 282623 ·Χ3-0. 254882848332586 ·Χ4-2. 78691407831185Ε-02 ·Χ5-7. 865410021...
【专利技术属性】
技术研发人员：李柏承，周瑶，侯宝路，李梦远，徐邦联，王琦，张大伟，黄元甲，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。