基于光學(xué)參數(shù)的蘋(píng)果輕微損傷的早期識(shí)別研究.pdf

1、水果在采摘和運(yùn)輸過(guò)程中容易因?yàn)橥饬Φ淖饔枚艿綋p傷。雖然隨著機(jī)器視覺(jué)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，較為先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠根據(jù)水果表面的缺陷而進(jìn)行分級(jí)，但是水果的損傷問(wèn)題，特別是輕微損傷問(wèn)題一直是機(jī)器視覺(jué)難以克服的問(wèn)題。輕微損傷組織一般發(fā)生在水果表皮以下10mm徑向厚度的果肉組織，在形成的初期，其顏色和正常組織沒(méi)有太大的差異，對(duì)比度很低，肉眼難以區(qū)分，特別是成熟度較高的水果，其損傷部位一般為紅色或者黃色，檢測(cè)的色度差異更小，基于機(jī)器視覺(jué)方法的

2、檢測(cè)效果更差。輕微損傷隨著時(shí)間的推移，損傷部位被氧化而顏色變褐，組織變軟至腐爛，甚至?xí)绊懙街車(chē)玫乃?。因此，?duì)水果輕微損傷的早期檢測(cè)具有重要意義。本文以極品富士蘋(píng)果作為例子，采用單積分球系統(tǒng)測(cè)量無(wú)損和兩種不同程度輕微損傷的蘋(píng)果組織光學(xué)參數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，采用支持向量機(jī)和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立分類模型，兩者模型對(duì)0級(jí)損傷樣品的識(shí)別準(zhǔn)確度均達(dá)到98％以上，除了一個(gè)1級(jí)損傷樣品在兩種模型下均被誤判外，其他樣品均驗(yàn)證正確。以下對(duì)本文中的主要內(nèi)容

3、和實(shí)驗(yàn)結(jié)論做出簡(jiǎn)要總結(jié)。
　　(1)通過(guò)仿真分析蘋(píng)果組織在切割中是否受到損傷。由質(zhì)構(gòu)儀測(cè)量蘋(píng)果組織的力學(xué)性質(zhì)并計(jì)算組織在達(dá)到損傷時(shí)所受到應(yīng)力大小。將力學(xué)性質(zhì)和Solidworks建立的幾何模型相結(jié)合建立Ansys-Workbench有限元模型，模擬蘋(píng)果切割過(guò)程，對(duì)比果肉受到的最大的應(yīng)力和實(shí)驗(yàn)得到樣品達(dá)到損傷時(shí)應(yīng)力值，得出蘋(píng)果在切割的過(guò)程中沒(méi)有受到損傷。
　　(2)根據(jù)單、雙積分球技術(shù)性質(zhì)與特征，搭建單積分球系統(tǒng)，研究本系統(tǒng)的

4、驗(yàn)證原理與過(guò)程，分別用10％-Intalipid溶液和純水分別驗(yàn)證了由系統(tǒng)測(cè)得的吸收系數(shù)和約化散射系數(shù)誤差，證明了系統(tǒng)具有可靠性。
　　(3)闡述了光學(xué)參數(shù)測(cè)量的全過(guò)程。首先確定積分球系統(tǒng)參數(shù)，測(cè)量樣品的折射率，漫反射率與漫透射率，然后通過(guò)反向倍增法求得樣品光學(xué)參數(shù)。進(jìn)一步討論了本文中蘋(píng)果的吸收系數(shù)在680nm左右無(wú)波峰的原因以及生理鹽水對(duì)光學(xué)參數(shù)的影響。
　　(4)針對(duì)原始光學(xué)參數(shù)譜圖基線偏移現(xiàn)象，運(yùn)用了MSC和SNV兩種

5、方法進(jìn)行預(yù)處理。運(yùn)用基于線性變換的主成分分析和基于非線性變換的隨機(jī)領(lǐng)域嵌入法分別對(duì)數(shù)據(jù)作降維處理，結(jié)果顯示主成分分析效果要優(yōu)于隨機(jī)領(lǐng)域嵌入法。
　　(5)采用支持向量機(jī)和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種建模方法進(jìn)行分類識(shí)別，得出發(fā)現(xiàn)基于兩種方法的最高識(shí)別準(zhǔn)確率均為98.1％，且基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法更優(yōu)。說(shuō)明了光學(xué)參數(shù)具有早期檢測(cè)輕微損傷的可行性。
　　研究表明，光學(xué)參數(shù)在蘋(píng)果輕微損傷的早期識(shí)別上擁有良好的效果，在本研究中的三級(jí)損傷中，通過(guò)