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融合SERS和深度学习的玉露香梨机械损伤早期检测方法
1
作者
许德芳
关洪浦
+2 位作者
赵华民
张淑娟
赵艳茹
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第6期1712-1718,共7页
玉露香梨因其果肉酥脆、汁多香甜而深受消费者喜爱,但在运输过程中易发生机械损伤,若未及时检测,将导致果实内部腐烂,进而影响整批果实新鲜度并造成经济损失。鉴于传统肉眼检测方法难以快速、精准识别早期损伤,提出一种基于表面增强拉...
玉露香梨因其果肉酥脆、汁多香甜而深受消费者喜爱,但在运输过程中易发生机械损伤,若未及时检测,将导致果实内部腐烂,进而影响整批果实新鲜度并造成经济损失。鉴于传统肉眼检测方法难以快速、精准识别早期损伤,提出一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)结合深度学习模型的检测方法,探明玉露香梨在机械损伤早期发生阶段中的拉曼光学特性变化规律,通过深度学习算法挖掘早期损伤阶段的光谱特征,进行玉露香梨早期机械损伤检测。具体研究内容(1)构筑高灵敏SERS银溶胶纳米基底结合拉曼光谱仪获取不同损伤阶段的玉露香梨表面SERS光谱数据;(2)采用S-G平滑和迭代自适应加权惩罚最小二乘法进行原始光谱的预处理,消除荧光噪声和基线漂移;(3)利用数据增强技术扩展训练数据,快速傅里叶变换提取特征并构建一维卷积神经网络(1D-CNN)模型进行玉露香梨机械损伤的早期检测。结果表明,模型在准确率、精度、召回率和F1分数等多个指标均达到100%,同时梨果损伤部位蛋白质的拉曼特征峰由1607 cm^(-1)向1589 cm^(-1)发生了偏移。研究表明SERS结合深度学习在玉露香梨机械损伤早期检测中较强的判别能力,为果品损伤早期检测提供了一种新的研究思路,同时,为开发高灵敏性的水果品质检测传感器提供数据支撑。
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关键词
表面增强拉曼光谱
玉露香梨
深度学习
早期损伤检测
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职称材料
题名
融合SERS和深度学习的玉露香梨机械损伤早期检测方法
1
作者
许德芳
关洪浦
赵华民
张淑娟
赵艳茹
机构
吕梁学院数学与人工智能系
西北农林科技大学机械与电子工程学院
山西农业大学农业工程学院
出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第6期1712-1718,共7页
基金
国家自然科学基金项目(31901403)资助。
文摘
玉露香梨因其果肉酥脆、汁多香甜而深受消费者喜爱,但在运输过程中易发生机械损伤,若未及时检测,将导致果实内部腐烂,进而影响整批果实新鲜度并造成经济损失。鉴于传统肉眼检测方法难以快速、精准识别早期损伤,提出一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)结合深度学习模型的检测方法,探明玉露香梨在机械损伤早期发生阶段中的拉曼光学特性变化规律,通过深度学习算法挖掘早期损伤阶段的光谱特征,进行玉露香梨早期机械损伤检测。具体研究内容(1)构筑高灵敏SERS银溶胶纳米基底结合拉曼光谱仪获取不同损伤阶段的玉露香梨表面SERS光谱数据;(2)采用S-G平滑和迭代自适应加权惩罚最小二乘法进行原始光谱的预处理,消除荧光噪声和基线漂移;(3)利用数据增强技术扩展训练数据,快速傅里叶变换提取特征并构建一维卷积神经网络(1D-CNN)模型进行玉露香梨机械损伤的早期检测。结果表明,模型在准确率、精度、召回率和F1分数等多个指标均达到100%,同时梨果损伤部位蛋白质的拉曼特征峰由1607 cm^(-1)向1589 cm^(-1)发生了偏移。研究表明SERS结合深度学习在玉露香梨机械损伤早期检测中较强的判别能力,为果品损伤早期检测提供了一种新的研究思路,同时,为开发高灵敏性的水果品质检测传感器提供数据支撑。
关键词
表面增强拉曼光谱
玉露香梨
深度学习
早期损伤检测
Keywords
Surface-enhanced Raman scattering
Yuluxiang pear
Deep learning
Early damage detection
分类号
S123 [农业科学—农业基础科学]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
融合SERS和深度学习的玉露香梨机械损伤早期检测方法
许德芳
关洪浦
赵华民
张淑娟
赵艳茹
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025
0
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