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高光谱成像仪在检测葡萄果皮花色苷含量中的应用研究

发布时间:2024-06-27
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近年来,随着光谱技术的发展,高光谱成像仪在成分识别和物质鉴别方面展现出巨大潜力。本研究采用广东赛斯拜克有限公司的SC-230高光谱成像仪,针对葡萄果皮中花色苷含量的快速无损检测进行了深入研究。

研究背景

花色苷是葡萄和葡萄酒中重要的酚类化合物,对葡萄酒的感官质量和储存能力具有决定性影响。然而,传统的化学检测方法存在破坏性,难以实现快速、大规模的检测。高光谱成像技术作为一种无损检测手段,提供了一种新的解决方案。

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研究方法

本研究使用的SC-230高光谱成像仪,其光谱范围为900-1700nm,波长分辨率优于8nm,具有254个光谱通道。实验中,基于931~1700 nm的近红外波段,获取了葡萄浆果的高光谱图像。利用连续投影算法(SPA)进行波长变量选择,从236个波长点中筛选出20个关键光谱变量,进而采用不同的建模方法构建预测模型。

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研究结果

连续投影算法SPA的应用


SPA算法有效地从大量光谱数据中筛选出特征变量,简化了模型结构,缩短了校正时间,并显著提高了模型的预测精度。

预测模型的比较

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对比了PLS、SPA-MLR、SPA-BPNN和SPA-PLS四种建模方法,结果显示SPA-PLS模型具有最佳的预测效果。其预测相关系数(R)达到0.9000,预测均方根误差(RMSEP)为0.5506,显示出良好的预测性能。


高光谱成像技术的优势


与传统近红外光谱技术相比,高光谱成像技术能够提供更丰富的图像信息,为光谱数据处理提供了更合理和有效的分析方法。


结论

本研究表明,利用近红外高光谱成像技术结合SPA算法和PLS建模方法,能够有效地检测酿酒葡萄果皮中的花色苷含量。该技术为葡萄及葡萄酒行业的快速无损检测提供了一种新的工具,具有重要的应用价值和广阔的市场前景。随着技术的不断进步和应用的深入,高光谱成像技术将在农产品品质检测、屏幕检测等多个领域发挥更大的作用。


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