一种基于机器学习定量测试香蕉品质的方法技术

本发明专利技术公开了基于机器学习定量测试香蕉品质的方法，该方法将传统化学测定方法与曲线拟合等数学方法相结合，根据香蕉表皮颜色预估质构、还原糖浓度、酸度、抗坏血酸含量等内部性质：基于传统化学方法测定香蕉颜色、酸度、质构等指标，利用归一化、去除异常值、数据平滑等数据预处理，衡量颜色与其他性质的单调性关系，通过初步多项式曲线拟合，加权最小二乘法拟合与评估预测香蕉品质。本发明专利技术首次建立了基于机器学习预测香蕉品质的方法，并利用该方法对香蕉内部性质进行预估，计算量小，准确率高，校正决定系数达95％以上。本发明专利技术提供了一种容易落地工业化应用的，无破坏即可精准评估香蕉内部性质的定量新方法。性质的定量新方法。性质的定量新方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器学习定量测试香蕉品质的方法


[0001]本专利技术涉及一种香蕉品质测试方法，特别是涉及一种基于机器学习定量测试香蕉品质的方法，属于食品科学与工程


技术介绍

[0002]香蕉是重要的热带经济作物，被联合国粮食及农业组织定位于仅次于水稻、小麦、玉米的第四大粮食作物。香蕉含有多种功能活性成分，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、不溶性膳食纤维及各种人体必需的微量元素，具有极高的营养价值。由于其生产特性，香蕉鲜果可全年提供，且属于典型的呼吸跃变型水果，采后具有明显的后熟现象。后熟过程中伴随着营养成分和理化指标的显著变化。主要表现为表观颜色、可溶性总糖、可滴定酸、抗坏血酸含量、硬度等指标。香蕉在正常的后熟过程中，叶绿素随着成熟度的增加而逐渐降解，果皮由绿色转为有光泽的黄色。
[0003]传统化学方法可测定香蕉内部化学物质的含量，其过程复杂，耗时长，有损害性，不可直观知道内部具体化学物质含量。而多次实验证明了香蕉外部性质和内部性质的强相关性，且关系曲线形态相对固定。因此可采用加权最小二乘法来着重拟合曲率变化大的部分，从而较为精准地、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器学习定量测试香蕉品质的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)香蕉数据采集：分别采取香蕉颜色、硬度、pH值、还原糖含量、淀粉酶含量、抗坏血酸含量、可滴定酸含量和质量损失率八个评价香蕉品质的指标；(2)香蕉量化指标数据集构建：将所得的八个指标的原始数据保留两位小数分类记录到Excel表格中，并进行升序排列，导出只保留八个指标具体数据的纯文本格式的香蕉数据集csv文件，构建初始数据集；(3)数据预处理：将所得的csv文件中的八个指标数据进行归一化处理，基于DBSCAN算法去除异常点，并对数据作平滑处理；(4)单调性评估：调用python软件中的spearman秩函数，分别计算颜色与其他七个指标的spearman秩相关系数矩阵，衡量所有数据指标两两之间单调性关系的强弱，若spearman秩相关系数的绝对值大于0.9，界定数据指标两两之间的相关性强；(5)初步拟合：通过步骤(4)得到颜色与其他七个指标两两之间有强相关性，采用加权最小二乘法对颜色与硬度、pH值、还原糖含量、淀粉酶含量、抗坏血酸含量、可滴定酸含量、质量损失率分别进行多项式拟合，得到硬度、pH值、还原糖含量、淀粉酶含量、抗坏血酸含量、可滴定酸含量、质量损失率的七个初步拟合好的多项式和曲线；(6)加权最小二乘法拟合与评估：对于步骤(5)中拟合曲线上偏离原始数据的数据进行线性插值，计算邻近三个点确定的二次曲线曲率，作为近似曲率，确定各个样本点的权值并基于曲率对数据进行加权最小二乘多项式拟合；(7)多项式拟合效果评估：计算步骤(6)中的七个多项式的曲线拟合的校正决定系数，校正决定系数均大于0.99，则界定拟合效果良好；(8)香蕉品质评估：测定颜色值后，通过步骤(7)中的七个多项式分别计算得到硬度、可滴定酸含量、还原糖含量、淀粉酶含量、抗坏血酸含量、可滴定酸含量、质量损失率七个指标的具体含量。2.根据权利要求1所述的基于机器学习定量测试香蕉品质的方法，其特征在于，步骤(1)中，通过色差仪、质构仪和手持式pH计分别测定香蕉颜色、硬度和pH值；采用PAHBAH试剂法测定还原糖含量和淀粉酶含量；采用2,6
‑
二氯靛酚法和氢氧化钠滴定法分别测定抗坏血酸含量和可滴定酸的含量；测定每日香蕉质量获取质量损失率；步骤(1)中，所述香蕉的保存条件为20℃，90
±
2％RH；步骤(1)中，香蕉颜色的测定方法为使用WSC
‑
S色差仪进行测定，在Lab模式下进行测量，参考原始值为L
r*
为94.63，a
r*
为1，b
r*
为
‑
0.05，a为所测物体偏绿的程度，b为偏黄的程度；步骤(1)中，香蕉硬度的测定方法为使用TA
‑
XT plus质构仪进行测定，探针为P/2。3.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的基于机器学习定量测试香蕉品质的方法，其特征在于，步骤(3)所述的归一化处理是指将数据映射到区间[0,1]之间：x指原始数据，x*指归一化后的数据，max...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑咏，牛雅惠，余龙，廖静欣，马楠，曾德炉，刘宏生，
申请(专利权)人：中新国际联合研究院，
类型：发明
国别省市：