1 引 言
2 系统设计
2.1 总体结构组成
2.2 内部品质检测模块设计
2.3 分级模块设计
2.4 控制系统设计
3 试验材料与方法
3.1 试验材料
3.2 光谱采集
3.3 苹果糖度标准值测定和霉心病判别
3.4 光谱校正方法
3.5 数据预处理
3.6 建模及评价方法
3.7 苹果分级标准
表2 苹果分级标准Table 2 Apple grading standards |
等级 | 糖度/% | 霉心病 |
---|---|---|
特级 | > 13.7 | 无 |
一级 | ≤13.7 | 无 |
二级 | / | 有 |
4 结果与讨论
4.1 苹果光谱分析
4.2 样本标准值统计结果
表3 苹果样本糖度统计结果Table 3 Statistical results of apple sugar contents |
样本集 | 样本数量/个 | 最大值/% | 最小值/% | 均值/% | 标准差/% |
---|---|---|---|---|---|
全部 | 100 | 14.30 | 8.00 | 11.11 | 1.56 |
校正集 | 75 | 14.30 | 8.00 | 10.98 | 1.58 |
预测集 | 25 | 14.00 | 8.40 | 11.50 | 1.45 |
表 4 苹果样本霉心病统计结果Table 4 Statistical results of apple moldy core |
样本集 | 样本数量/个 | 健康数量/个 | 霉心数量/个 |
---|---|---|---|
全部 | 160 | 80 | 80 |
校正集 | 120 | 60 | 60 |
预测集 | 40 | 20 | 20 |
4.3 苹果糖度建模结果对比分析
表5 采用不同预处理算法的苹果糖度PLSR建模结果Table 5 Results of PLSR modelling of apple sugar content using different pre-processing algorithms |
预处理算法 | LVs | 校正集 | 预测集 | ||
---|---|---|---|---|---|
R c | RMESC/% | R p | RMSEP/% | ||
无 | 12 | 0.944 | 0.504 | 0.912 | 0.854 |
SNV | 12 | 0.962 | 0.413 | 0.917 | 0.641 |
MSC | 12 | 0.958 | 0.437 | 0.927 | 0.601 |
MEE | 12 | 0.959 | 0.430 | 0.929 | 0.592 |
4.4 霉心病建模结果对比分析
表6 苹果霉心病PLS-DA建模结果Table 6 PLS-DA modeling results of apple moldy core |
预处理算法 | LVs | 校正集 | 预测集 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
敏感 性/% | 特异性/% | 准确率/% | 敏感 性/% | 特异性/% | 准确率/% | ||
无 | 6 | 90.00 | 95.00 | 92.50 | 88.33 | 95.00 | 87.50 |
SNV | 6 | 93.33 | 91.67 | 92.50 | 90.00 | 85.00 | 87.50 |
MSC | 6 | 90.00 | 96.67 | 93.33 | 95.00 | 85.00 | 90.00 |
MEE | 6 | 98.33 | 96.67 | 97.50 | 100.00 | 90.00 | 95.00 |
4.5 系统分级性能验证
表7 苹果内部品质分级系统分级结果Table 7 Grading results of apple internal quality grading system |
等级 | 样本数/个 | 分级正确数/个 | 准确率/% |
---|---|---|---|
特级 | 3 | 3 | 100.00 |
一级 | 32 | 29 | 90.63 |
二级 | 5 | 4 | 80.00 |
总计 | 40 | 36 | 90.00 |