第32卷，第11期 2012年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.11,pp3093-3097 November,2012
基于漫反射高光谱成像技术的哈密瓜糖度无损检测研究
马本学1,2，肖文东1-2，祁想想1,2，何青海1.2，李锋霞1,2
1.石河子大学机械电气工程掌院，新器石河子832003 2.新疆兵团农业机械重点实验室，新疆石河子832003
摘要利用高光谱成像系统获得网纹类哈密瓜糖度没反射光谱信息，选择有效波段500~820nm进行哈密瓜糖度检测建模回归分析。对比了多元散射信号修正和标准正则变换校正方法，原始光谱、一阶微分、二阶微分光谱预处理方法对建模精度的影响；采用偏最小二乘法、逐步多元线性国归和主成分回归方法对比分析了带皮哈密瓜和去皮哈密瓜糖度检测模型效果。结果表明，对原始光谱经过MSC和一阶微分光谱处理后，采用PLS和SMLR方法均可取得很好的建模效果，应用PLS法检测带皮哈密瓜糖度是可行的，其校正集相关系数（R）为0.861，RMSEC为0.627，预测集相关系数(R，）为0.706，RMSEP为0.873；应用SMLR 法检测去皮哈密瓜糖度效果最佳，校正集相关系数(R)为0.928，RMSEC为0.458，预测集相关系数(R，）为 0.818，RMSEP为0.727，研究表明，应用高光谱成像技术检测哈密瓜糖度具有可行性。
高光谱成像；漫反射；哈密瓜；糖度；无损检测
关键词
中图分类号：S123；TP391
引言
文献标识码：A
哈密瓜素有"瓜果之王"的美称，含糖量高达15%左右，主要特点是瓜大皮厚。哈密瓜不仅风味佳，营养丰富，且有食疗作用，深受消费者的喜爱。糖度是哈密瓜主要风味营养物质之一，既可表征哈密瓜的成熟度，又可体现其品质，追切需要一种快速、无损、绿色的检测技术。
高光谱成像技术可获得待测对象的光谱信息，用于检测水果的糖度、坚实度、酸度等内部品质。国内外学者利用光谱技术对大型甜瓜糖度无损检测进行了研究，主要采用透射及漫反射的方式。Dull等-先后采用光谱分析技术对甜瓜糖度进行无损检测研究。田海清等[采用近红外光谐透射技术，实现了西瓜可溶性固形物品质检测：田海清采用透射光谱技术进行蜜瓜糖度检测；赵杰文利用高光谱成像技术实现了举果糖度的无损检测。为实现厚皮甜瓜糖度无损检测提供了一定的理论指导。
本文以网纹哈密瓜为研究对象，采用浸反射方式的高光谱成像技术，实现哈密瓜去皮前后糖度检测试验研究，
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)11-3093-05
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实验部分
1.1:
材料
试验所用47个哈密瓜样本从水果批发市场选购，在对样本进行清洗擦拭后，依次进行编号。把哈密瓜分为阳面、阴面、以及阴阳结合部四面，取阳面、阴面为光谱采集面，在哈密瓜赤道位置标记d是40mm圆为光谱统计可选区域，并尽可能避免表面缺陷（裂纹、刺伤等），这样试验样本数相当于94个(47×2)。为使哈密瓜样本试验环境与周围环境
致，在实验室放置24h后再进行光谱数据采集。 1.2高光谱数据采集
试险用的高光谱图像采集系统置于表面涂有黑漆的密闭箱中，以避免外界光照的影响。该系统主要包括线阵CCD摄像机（Hamamastsu），图像光谱仪（ImSpeetorV10E-QE，Fin land)，150W的光纤卤索灯(SCHOTTDCRII)，一套输送装置（Zolix，SC300-1A，北京）和带1394采集卡的计算机(ThinkCentre，英特尔 Core 2Duo E8400@3.00 GHz, RAM1.00G)等部件组成。成像光谱仪波长范图为400～ 1000nm，光谱分辨率2.8nm。
采集光谱时，测量试验环境温度为25C，虚度为58% ~60%。预热光谱仪30min后，进行黑白校正消除噪声影
收稿日期：2012-04-18，修订日期：2012-08-20
基金项目：国家自然科学基金项目(61263041)和新盈兵团农业机械重点实验室开放课题(KFKT-200902)资助
作者简介：马本学，1970年生，石河子大学机械电气工程学院教授万方数据
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