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? 高光譜相機(jī)對(duì)生鮮豬肉含水率的無(wú)損檢測(cè)研究

來(lái)源:賽斯拜克 發(fā)表時(shí)間:2023-08-07 瀏覽量:585 作者:awei

生鮮豬肉的質(zhì)量直接受到含水率的影響,而含水率的高低決定了肉品的口感、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和貨架壽命。因此,對(duì)生鮮豬肉含水率的準(zhǔn)確檢測(cè)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要依賴于實(shí)驗(yàn)室的繁瑣程序,如烘干稱重法、蒸餾法等,這些方法不僅耗時(shí),而且可能對(duì)豬肉造成損傷。隨著科技的發(fā)展,高光譜相機(jī)技術(shù)逐漸被應(yīng)用于食品品質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域,為生鮮豬肉含水率的快速、無(wú)損檢測(cè)提供了新的可能。

  高光譜相機(jī)對(duì)生鮮豬肉含水率的無(wú)損檢測(cè)研究

高光譜相機(jī)技術(shù)


高光譜相機(jī)技術(shù)是一種集成了光譜學(xué)、數(shù)字成像和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的非侵入式檢測(cè)方法。高光譜相機(jī)能夠捕獲樣品的光譜反射和透射信息,從而識(shí)別和測(cè)量樣品的物理和化學(xué)屬性。通過(guò)分析這些屬性,可以推測(cè)樣品的含水率等關(guān)鍵指標(biāo)。


研究方法


在本研究中,我們使用高光譜相機(jī)對(duì)生鮮豬肉進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。首先,我們對(duì)豬肉樣本進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,確保其在相同的溫度和濕度條件下。然后,使用高光譜相機(jī)對(duì)樣本進(jìn)行拍攝,捕獲其光譜信息。接下來(lái),利用專門(mén)的算法和軟件對(duì)捕獲的光譜信息進(jìn)行處理和分析,以推算出豬肉的含水率。



高光譜相機(jī)對(duì)生鮮豬肉含水率進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)研究案例

本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī),可采用廣東賽斯拜克科技有限公司產(chǎn)品SP130M進(jìn)行相關(guān)研究。光譜范圍在400-1000nm,波長(zhǎng)分辨率優(yōu)于2.5nm,可達(dá)1200個(gè)光譜通道。采集速度全譜段可達(dá)128FPS,波段選擇后最高3300Hz(支持多區(qū)域波段選擇)。


高光譜相機(jī)SineSpec?系列

高光譜成像技術(shù)因其可以同時(shí)獲取被測(cè)樣本的圖像信息和光譜信息、具有較高的光譜分辨率而成為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的有力工具。國(guó)內(nèi)外已有研究表明,利用高光譜成像技術(shù)對(duì)肉品品質(zhì)檢測(cè)是切實(shí)可行的。

基于高光譜成像技術(shù)對(duì)生鮮豬肉含水率進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)研究。比較分析了樣本劃分方法和光譜預(yù)處理方法對(duì)PLSR模型預(yù)測(cè)能力的影響。為了提高模型的預(yù)測(cè)精度,采用競(jìng)爭(zhēng)性自適應(yīng)重加權(quán)算法優(yōu)選特征波段,并建立了生鮮豬肉含水量的CARS-PLSR 預(yù)測(cè)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明∶采用CG樣本集劃分方法結(jié)合MSC、一階導(dǎo)與標(biāo)準(zhǔn)化組合的光譜預(yù)處理方法建立的生鮮豬肉含水量全波段PLSR模型最優(yōu),其交叉驗(yàn)證和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別為0.814和0.804,均方根誤差分別為0.726%和0.686%。采用CARS法優(yōu)選特征波段,結(jié)合OSC光譜預(yù)處理方法建立的CARS-PLSR模型預(yù)測(cè)精度較PLSR模型有顯著的提高,其交叉驗(yàn)證和預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)分別提

100%高到0.926和0.924,均方根誤差分別減小到0.467%和0.438%。由此可以得出,采用CG算法劃分樣本集、CARS算法優(yōu)選特征波段,結(jié)合OSC光譜預(yù)處理方法可以基于高光譜技術(shù)對(duì)生鮮豬肉含水率進(jìn)行無(wú)損快速檢測(cè)。


結(jié)果與討論


通過(guò)對(duì)比高光譜相機(jī)檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)檢測(cè)方法的的結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)高光譜相機(jī)技術(shù)對(duì)生鮮豬肉含水率的檢測(cè)具有較高的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。同時(shí),這種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不會(huì)對(duì)豬肉樣本造成損傷,大大節(jié)省了檢測(cè)時(shí)間和人力。此外,我們還發(fā)現(xiàn)高光譜相機(jī)技術(shù)在豬肉含水率變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)上表現(xiàn)出良好的潛力。


結(jié)論


本研究表明,高光譜相機(jī)技術(shù)對(duì)生鮮豬肉含水率的無(wú)損檢測(cè)是有效和準(zhǔn)確的。這種技術(shù)具有非侵入性、快速、無(wú)損和高精度的優(yōu)點(diǎn),為生鮮豬肉及其他食品的質(zhì)量控制提供了新的解決方案。在未來(lái)的研究中,我們將進(jìn)一步優(yōu)化高光譜相機(jī)的檢測(cè)算法,提高其對(duì)豬肉含水率檢測(cè)的精度和穩(wěn)定性。同時(shí),我們也將探索高光譜相機(jī)技術(shù)在其他食品品質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用,如水果成熟度檢測(cè)、食品添加劑檢測(cè)等。


展望


高光譜相機(jī)技術(shù)在食品品質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷進(jìn)步,高光譜相機(jī)的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性將得到進(jìn)一步提高。同時(shí),通過(guò)將高光譜相機(jī)技術(shù)與其他檢測(cè)技術(shù)(如X射線、超聲波等)結(jié)合使用,我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品品質(zhì)的全面、快速、無(wú)損檢測(cè)。這將對(duì)食品生產(chǎn)、流通和消費(fèi)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制提供強(qiáng)有力的支持,也將為保障食品安全、提高人民生活水平做出積極貢獻(xiàn)。


在今后的研究中,我們還將深入探討高光譜相機(jī)技術(shù)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用,以期為該領(lǐng)域的發(fā)展提供更多的理論支撐和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí),我們也歡迎廣大同行和研究者共同關(guān)注和參與這一領(lǐng)域的研究,共同推動(dòng)高光譜相機(jī)技術(shù)在食品品質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。


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