基于高光谱图像技术的“霞晖5号”水蜜桃冷害检测研究

摘要

桃果实是夏季的主要水果之一，其肉质细腻，风味香甜，营养物质丰富，深受消费者喜爱。桃果实多采摘于高温多雨的夏季，常温下3-5天即腐烂变味，且在其采摘和运输、流通过程中极易受到机械碰伤、果实软化腐烂等，造成很大的损失。低温贮存可以有效延缓桃果实的后熟衰老，延长其货架寿命，然而桃果实具有低温敏感性，在不适低温下贮存极易发生冷害，将严重影响果实的销售，并且冷害的表现具有一定的滞后性，即果实在低温贮存期发生冷害，外观没有明显异样，但只有将其转移到货架销售的常温环境时才表现出来，若不加筛选直接进入流通、销售环节，势必会对整批果实造成更为严重的影响。本文以“霞晖5号”桃果实为试材，研究高光谱图像技术检测桃果实冷害的方法，构建了反射和半透射两种高光谱采集系统来监测桃果实冷害发生发展阶段的高光谱特性，以期建立桃果实冷害的无损检测方法。
　　1.高光谱检测桃果实冷害系统的构建
　　为检测桃果实冷害，构建了反射和半透射两种高光谱采集单元，并通过反复实验，确定了包括光照强度、传送带运行速度、光源高度和角度等的各系统检测参数。
　　2.低温贮存期桃果实冷害特性的变化
　　通过感官评定，褐变指数、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、出汁率、果皮叶绿素含量等理化指标的测定研究“霞晖5号”桃果实在低温贮存期的冷害特性变化，将低温贮存期桃果实的冷害状况分为0-3级，依次为:食用品质优良，无明显褐变发生、果型饱满有光泽的果实冷害等级为0级;食用品质尚佳，已产生可见褐变，能够正常后熟软化的果实冷害等级为1级;可食用，褐变已明显发生，丧失其后熟能力，外观可接受的果实冷害等级为2级;失去食用价值，褐变严重，外表皱缩的果实其冷害等级为3级。
　　3.高光谱图像检测桃果实的冷害
　　通过高光谱图像检测获取桃果实不同低温贮存期的反射及半透射光谱值，进而对高光谱图像进行独立主成分分析和权重系数分析，优选出桃果实冷害后的特征波长，反射时为656nm、674nm、703nm，半透射时为640nm、745nm、811nm，其中，冷害后果实的半透射高光谱独立主成分图像中具有显示果实内部冷害的黑色斑点部位。将不同照射方式下优选出的特征波长处的桃果实反射或半透射光谱值作为Fisher判别模型的特征变量集，构建区分桃果实不同冷害等级的预测模型并验证，模型验证结果显示，半透射照射方式下的模型具有较高的判别准确率，验证组正确率为91.0％;利用反射照射方式下的特征变量集能够对初始发生冷害的桃果实实现模型验证组正确率为83.0％的判别，实现桃果实早期冷害的正确判别。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 文献综述

1 桃果实冷害及其检测

2 桃冷害无损检测的研究现状

3 高光谱技术在水果品质无损检测中的研究现状

3．1 基于高光谱的水果外部品质无损检测研究进展

3．2 基于高光谱的水果内部品质无损检测研究进展

3．3 基于高光谱的水果冷害无损检测研究进展

4 研究的目的及主要内容

4．1 研究目的

4．2 主要内容

第二章 高光谱检测桃果实冷害的装置设计

1 高光谱检测桃果实冷害的实验原理与设备构成

1．1 高光谱检测桃果实冷害的实验原理

1．2 高光谱检测桃果实冷害设备的硬件及软件构成

2 高光谱检测桃果实冷害的照射方式选取及参数确定

2．1 高光谱检测桃果实冷害的照射方式选取

2．2 高光谱检测桃果实冷害的照射参数确定

3 高光谱检测桃果实冷害的图像获取及处理

3．1 高光谱检测桃果实冷害的图像获取

3．2 高光谱检测桃果实冷害的图像预处理

3．3 高光谱检测桃果实冷害的数据处理方法

4 本章小结

第三章 低温贮存期“霞晖5号”桃果实冷害特性变化的研究

1 材料与方法

1．1 材料与处理

1．2 试验方法

1．3 数据分析方法

2 结果与分析

2．1 贮存期桃果实感官评价结果

2．2 贮存期桃果实果面色泽变化

2．3 贮存期桃果实褐变指数变化

2．4 贮存期桃果实硬度变化

2．5 贮存期桃果实出汁率变化

2．6 贮存期桃果实可溶性固形物含量变化

2．7 贮存期桃果实可滴定酸含量变化

2．8 贮存期桃果实叶绿素含量变化

2．9 感官评分与理化指标相关性分析

2．10 桃果实冷害等级确定

3 讨论

4 本章结论

第四章 “霞晖5号”水蜜桃冷害高光谱图像特性及其预测模型研究

1 材料与方法

1．1 试验材料与处理

1．2 试验仪器

1．3 试验方法

1．4 数据处理

2 结果与分析

2．1 不同贮存期冷害桃果实高光谱特性变化

2．2 桃果实冷害的特征波长及图像特征提取

2．3 桃果实冷害判别模型的构建及验证

3 讨论

4 本章结论

全文总结

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢