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题名马铃薯内部颜色数字化无损检测及黄白芯薯快速判别
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作者
王威
聂森
李永玉
彭彦坤
马劭瑾
张悦湘
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机构
中国农业大学工学院
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出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第9期2597-2605,共9页
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基金
“十四五”国家重点研发计划项目(2021YFD1600101-06)
中国农业大学2115人才工程资助。
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文摘
颜色是农产品的重要品质指标,马铃薯内部颜色直接影响其加工产品的感官品质,数字化无损快速检测马铃薯内部颜色指标,并对黄芯薯和白芯薯进行快速分类,对我国马铃薯主食化产业的进一步推进以及预制菜产业的快速崛起均具有重要意义。本研究以马铃薯内部颜色的快速无损数字化表征为目的,利用实验室自行创制的基于微型光谱仪的便携式马铃薯多品质无损检测装置和基于离散光谱传感器的掌上式马铃薯多品质无损检测装置,选用不同产地26个品种共209个马铃薯样本,分别采集其连续光谱和离散光谱数据,并利用色差仪测定马铃薯样本的内部颜色参数L^(*)、a^(*)、b^(*)标准值。首先,基于色差仪测定的209个马铃薯L^(*)、a^(*)、b^(*)标准值,建立黄白芯薯SVM分类判别模型,确定了黄白芯马铃薯判别阈值平面,作为下一步无损快速判别黄白芯薯判别依据。其次,基于便携式连续光谱装置采集的209个马铃薯样品的连续光谱,经SNV预处理再结合随机蛙跳算法(RF)筛选200个特征波长建立了马铃薯L^(*)、a^(*)、b^(*)偏最小二乘回归(PLSR)预测模型,其验证集L^(*)、a^(*)、b^(*)均方根误差分别为1.0235、0.0525、1.0427;基于掌上式离散光谱装置采集的209个马铃薯样品的离散光谱,经SNV预处理后建立了马铃薯L^(*)、a^(*)、b^(*)的PLSR预测模型,其验证集L^(*)、a^(*)、b^(*)均方根误差分别为1.2788、0.0816、1.4071。结果表明,基于两个装置建立的马铃薯内部颜色参数预测模型均可以满足马铃薯内部颜色现场数字化快速无损检测需求。最后,选取未参与建模的26个品种共52个样本,分别对两个装置马铃薯内部颜色L^(*)、a^(*)、b^(*)预测值进行了外部验证,基于便携式连续光谱装置的马铃薯L^(*)、a^(*)、b^(*)的最大残差绝对值分别为2.6173、0.1413、2.7791,残差平均值分别为0.8577、0.0490以及0.6972;基于掌上式离散光谱装置的马铃薯L^(*)、a^(*)、b^(*)最大残差绝对值分别为3.2628、0.2034、3.5195,残差平均值分别为1.0930、0.0667、1.2688。基于两个装置对52个马铃薯样本的L^(*)、a^(*)、b^(*)预测值,依据前面建立的黄白芯马铃薯判别阈值平面,进行了马铃薯黄白芯无损快速判别,结果显示,基于便携式连续光谱装置的判别正确率为92.31%,基于掌上式离散光谱装置的判别正确率为86.54%。该技术可以实现马铃薯内部颜色数字化无损检测及黄白芯薯的现场实时快速判别。对马铃薯种植、加工、销售等产业链提供技术支持。
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关键词
马铃薯内部颜色
连续光谱
离散光谱
数字化无损检测
黄白芯薯判别
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Keywords
Internal color of potatoes
Continuous spectrum
Discrete spectrum
Digital non-destructive detection
Distinction between yellow-core and white-core potatoes
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分类号
S379.9
[农业科学—农产品加工]
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