陣列式多光譜透反射型瓜果果肉品質(zhì)在線檢測技術(shù)研究

李 爽，繆 宏，何光宇，李孟麗，張玉華，許榮華

（1.揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院；2.揚(yáng)州市三江農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司；3.揚(yáng)州福爾喜果蔬汁機(jī)械有限公司，江蘇 揚(yáng)州225000）

1 緒論

瓜果分級技術(shù)能夠保證瓜果的質(zhì)量,提高消費(fèi)者的滿意度,增強(qiáng)瓜果產(chǎn)業(yè)的競爭力和利潤水平。瓜果分級指標(biāo)包括外部品質(zhì)和內(nèi)部品質(zhì)兩個方面，其中外部品質(zhì)的主要分級指標(biāo)是瓜果的果形、大小、色澤、表面質(zhì)量和顏色等，其中瓜果的表面質(zhì)量可以通過表面光潔度、表面缺陷(斑點(diǎn)、污點(diǎn)、爛壞)、損傷來描述；內(nèi)部品質(zhì)則是指糖度、硬度、酸度、可溶性固形物等指標(biāo)。瓜果已經(jīng)發(fā)展成為我國最典型的高效特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之一，瓜果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。然而，大部分瓜果往往未經(jīng)檢測分選或僅經(jīng)過簡單的粗加工即進(jìn)入消費(fèi)市場，包裝不標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量不穩(wěn)定、農(nóng)產(chǎn)品的增值程度低，大大降低了市場的競爭力。

本文針對瓜果類無損檢測分選的社會需求，研究不同瓜果糖度的特征光譜波段，通過選擇和優(yōu)化果實(shí)果肉糖度對應(yīng)的特征光譜波段，提出陣列式的多光譜透反射型瓜果內(nèi)部品質(zhì)在線檢測技術(shù)，研發(fā)陣列式的多光譜透反射型在線檢測系統(tǒng)。

2 研究方法與檢測原理

研究不同瓜果糖度的特征光譜波段，通過選擇和優(yōu)化果實(shí)果肉糖度對應(yīng)的特征光譜波段，提出陣列式的多光譜透反射型瓜果內(nèi)部品質(zhì)在線檢測技術(shù)，研發(fā)陣列式的多光譜透反射型在線檢測系統(tǒng)，通過選擇和優(yōu)化瓜果果肉糖度對應(yīng)的特征光譜波段，建立基于支持向量數(shù)據(jù)域描述的隸屬度函數(shù)，利用該隸屬度函數(shù)預(yù)測瓜果樣本所對應(yīng)級別的預(yù)測隸屬度，瓜果果肉在線檢測流程如圖1（b）所示；研發(fā)陣列式的多光譜透反射型在線檢測裝置如圖1（a）所示，設(shè)計(jì)二組陣列式光纖探頭，由每個探頭接受一個特征波段的光譜信息，基于不同波段的漫反射近紅外光譜檢測果肉糖度，利用不同波段透射的近紅外光譜進(jìn)行果心檢測，依據(jù)支持向量機(jī)模型的分級規(guī)則對各個瓜果樣本進(jìn)行分級并判斷品質(zhì)分級的正確率，從而有效提高光譜檢測速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研發(fā)的陣列式多光譜透反射型瓜果內(nèi)部品質(zhì)在線檢測系統(tǒng)可滿足一次同時采集多波段的瓜果透反射光譜信息的需求，實(shí)現(xiàn)對瓜果糖度的在線快速準(zhǔn)確檢測，糖度檢測正確率90%以上。

圖1 陣列式多光譜透反射型在線檢測系統(tǒng)與流程圖

3 結(jié)論

3.1 創(chuàng)新性的瓜果糖度特征光譜波段提出陣列式多光譜透反射型果肉品質(zhì)在線檢測技術(shù)，可一次同時采集多波段的瓜果品透反射光譜信息，大大提高糖度光譜檢測速度。

3.2 基于不同波段的漫反射近紅外光譜檢測果肉糖度，利用不同波段透射的近紅外光譜進(jìn)行果心檢測，從而有效提高光譜檢測速度，實(shí)驗(yàn)可滿足一次同時采集多波段的果實(shí)透反射光譜信息的需求，實(shí)現(xiàn)對果實(shí)糖度的在線快速準(zhǔn)確檢測，糖度檢測正確率達(dá)90%。