技術(shù)特征：

1.近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法，其特征在于：首先建立基于近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的預(yù)測(cè)模型；然后針對(duì)待檢測(cè)水果使用近紅外光譜檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)；將檢測(cè)數(shù)據(jù)與在先準(zhǔn)備的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行對(duì)比；得出針對(duì)待檢測(cè)水果的內(nèi)部品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果；其中：建立基于近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的預(yù)測(cè)模型的方法對(duì)應(yīng)的內(nèi)容依次要求如下：

1)首先對(duì)已知糖度含量的各種典型的寒富蘋果樣品用光譜儀(10)采集寒富蘋果樣本表面的光譜信息，每個(gè)樣本采集至少3個(gè)不同點(diǎn)的光譜信息，然后進(jìn)行平均處理作為各種典型樣本各自對(duì)應(yīng)的光譜代表信息，寒富蘋果光譜信息是寒富蘋果在485.01-900.71nm波長(zhǎng)中1231個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)下的光譜反射率；

2)對(duì)所述步驟1)所得寒富蘋果樣本光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；在原始光譜曲線中，在波長(zhǎng)的兩端，光譜數(shù)據(jù)所摻雜的噪聲較多，信噪比較低，為了提高所建立模型的準(zhǔn)確性，選取485.01-900.71nm波長(zhǎng)下的光譜反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和建模；采集到樣本可見近紅外光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入U(xiǎn)nscrambler9.7中，應(yīng)用此軟件對(duì)光譜數(shù)據(jù)分別進(jìn)行消噪預(yù)處理，具體是移動(dòng)平均線和多項(xiàng)式卷積平滑法；光程校正預(yù)處理為：多元散射校正，標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換和矢量歸一化和微分預(yù)處理以便獲得校正集樣本光譜數(shù)據(jù)；

3)將所述步驟2)預(yù)處理后的校正集樣本光譜中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行偏最小二乘法分析；它應(yīng)用分別對(duì)變量X和Y都進(jìn)行分解的方法，首先在變量Y和X中分別提取各自的主成分，再將提取的因子根據(jù)二者之間的相關(guān)性大小進(jìn)行排列；所以，在建立模型時(shí)，只要對(duì)因子數(shù)進(jìn)行選定，就能夠參與建模了；其公式如下：

X＝TP^T+E

Y＝UQ^T+F

式中，T＝[t₁，t₂，...，t_n]和P＝[p₁，p₂，...，p_n]分別為X的得分矩陣和載荷矩陣；U＝[u₁，u₂，...，u_n]和Q＝[q₁，q₂，...，q_n]分別為Y的得分矩陣和載荷矩陣；E＝[e₁，e₂，...，e_n]^T和F＝[f₁，f₂，...，f_n]^T分別為X和Y的殘差矩陣；T和U之間由系數(shù)矩陣B來關(guān)聯(lián)，

U＝TB

B＝(T^TT)^-1T^TY

對(duì)于預(yù)測(cè)樣品的矩陣X^*，由載荷矩陣P得到得分矩陣T^*＝X^*P，通過式2-12和式2-13迭代便可以得出預(yù)測(cè)樣品相關(guān)內(nèi)部品質(zhì)的預(yù)測(cè)值Y^*為：

Y^*＝T^*BQ＝X^*PBQ)；

4)模型的建立：

根據(jù)所述步驟2)、3)將得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)應(yīng)用偏最小二乘法進(jìn)行建模并記錄各模型下的模型衡量指標(biāo)，以建模集樣本為研究對(duì)象，建立樣本的糖度的可見近紅外光譜預(yù)測(cè)模型；其糖度模型公式為：

Y＝11.3628+(-9.2609)X₁+0.0031X₂+(-0.0284)X₃+…+

(-0.0003)X₁₂₃₀+(-9.2609)X₁₂₃₁ (2)

式中Y—蘋果樣品的糖度值，°Brix

X₁…X₁₂₃₁—寒富蘋果光譜信息1231個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)下的光譜反射率

再利用此模型對(duì)檢驗(yàn)集樣本進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建模集、檢驗(yàn)集樣本品質(zhì)測(cè)量值與預(yù)測(cè)值結(jié)果對(duì)比；

5)預(yù)測(cè)模型顯示：

對(duì)所述步驟4)所建立模型進(jìn)行分析，得到寒富蘋果糖度組合預(yù)測(cè)偏最小二乘法PLS(PLS即組合預(yù)測(cè)：偏最小二乘法)預(yù)測(cè)模型表達(dá)式，并最終在輸入預(yù)測(cè)集樣品光譜數(shù)據(jù)后，完成預(yù)測(cè)結(jié)果的顯示。

2.按照權(quán)利要求1所述近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法，其特征在于：針對(duì)已知糖度含量的各種典型的寒富蘋果樣品，用近紅外光譜儀采集寒富蘋果樣本表面的光譜信息獲得各種樣本的光譜代表信息之后還需對(duì)光譜代表信息進(jìn)行下述預(yù)處理：將寒富蘋果光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件Unscrambler9.7中，進(jìn)行樣本糖度數(shù)據(jù)的預(yù)處理，各種預(yù)處理方法如表2所示：

表2 樣本糖度數(shù)據(jù)預(yù)處理方法統(tǒng)計(jì)表

數(shù)學(xué)模型的建立后，需要有各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)模型的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)能力等指標(biāo)作出衡量和評(píng)價(jià)，判定系數(shù)R²，校正均方根誤差RMSEC，預(yù)測(cè)均方根誤差RMSEP，偏離率Bias；判定系數(shù)R²越高，RMSEP≤RMSEC時(shí)，說明所建模型預(yù)測(cè)效果最佳；由表2分析得知品質(zhì)數(shù)據(jù)最佳預(yù)處理辦法，蘋果糖度的最佳光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法為多元散射校正結(jié)合二階微分(MSC+SD)。

3.按照權(quán)利要求1或2所述近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法，其特征在于：所述近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法使用專用檢測(cè)系統(tǒng)，專用檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成如下：

光譜儀(10)、飛凌OK6410-A開發(fā)板(3)、鹵素?zé)艄庠?4)、移動(dòng)電源(5)，光纖探頭(7)、降壓模塊(9)、裝置外箱(1)；其中：電源(5)連接著鹵素?zé)艄庠?4)；電源(5)供入電壓為24V；鹵素?zé)艄庠?4)與檢測(cè)探頭(7)通過電路進(jìn)行連接，以為檢測(cè)探頭(7)供電；電源(5)還通過降壓模塊(9)連接著光譜儀(10)光譜儀(10)還與飛凌OK-6410A開發(fā)板(3)連接；其他裝置都布置在裝置外箱(1)上。

4.按照權(quán)利要求3所述近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法，其特征在于：所述近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法的專用檢測(cè)系統(tǒng)還滿足如下要求：

光譜儀(10)具體為可見/近紅外光譜儀，采用索尼公司的第二代線性圖像傳感器，波長(zhǎng)范圍350-1000nm；波長(zhǎng)分辨率在0.3-10nm之間，信噪比250:1，最快采樣速度是1ms；

USB2000+光譜儀由USB數(shù)據(jù)線接口與飛凌OK6410-A開發(fā)板(3)連接；

飛凌OK6410-A開發(fā)板(3)具體是基于三星公司的ARM11處理器，同時(shí)核心板ARM11處理器搭載S3C6410芯片，S3C6410的外圍電路由USB接口電路、SD接口電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、蜂鳴器以及LCD觸摸屏構(gòu)成；USB接口電路用于飛凌OK6410-A開發(fā)板(3)和光譜儀(10)之間的通信，LCD觸摸屏用于對(duì)整個(gè)檢測(cè)過程的控制和信息的輸出、顯示，SD接口電路用來對(duì)光譜數(shù)據(jù)和糖度、酸度的存儲(chǔ)；

鹵素?zé)艄庠?4)為SPL-HL系列精密型光纖耦合輸出鹵鎢燈，其波長(zhǎng)范圍覆蓋了可見光-近紅外光(VIS-NIR)，波長(zhǎng)為360-2500nm；

另外，在降壓模塊(9)上粘貼有散熱片。

5.近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法的專用檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的專用檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成如下：

光譜儀(10)、飛凌OK6410-A開發(fā)板(3)、鹵素?zé)艄庠?4)、移動(dòng)電源(5)，光纖探頭(7)、降壓模塊(9)、裝置外箱(1)；其中：電源(5)連接著鹵素?zé)艄庠?4)；電源(5)供入電壓為24V；鹵素?zé)艄庠?4)與檢測(cè)探頭(7)通過電路進(jìn)行連接，以為檢測(cè)探頭(7)供電；電源(5)還通過降壓模塊(9)連接著光譜儀(10)；光譜儀(10)還與飛凌OK-6410A開發(fā)板(3)連接；其他裝置都布置在裝置外箱(1)上。

6.按照權(quán)利要求5近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)方法的專用檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述近紅外光譜檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)的專用檢測(cè)系統(tǒng)還滿足如下要求：光譜儀(10)具體為可見/近紅外光譜儀，采用索尼公司的第二代2048像素線性圖像傳感器ILX511B CCD，波長(zhǎng)范圍350-1000nm；波長(zhǎng)分辨率在0.3-10nm之間，信噪比250:1，最快采樣速度是1ms；

USB2000+光譜儀由USB數(shù)據(jù)線接口與飛凌OK6410-A開發(fā)板(3)即ARM11處理器連接；

飛凌OK6410-A開發(fā)板(3)具體是基于三星公司的ARM11處理器，同時(shí)核心板ARM11處理器搭載S3C6410芯片，S3C6410的外圍電路由USB接口電路、SD接口電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、蜂鳴器以及LCD觸摸屏構(gòu)成；

鹵素?zé)艄庠?4)為SPL-HL系列鹵鎢燈，其型號(hào)為SPL-HL-H，產(chǎn)自杭州譜鐳光電技術(shù)有限公司；

移動(dòng)電源(5)是輸出電壓為24V的供電裝置；

所用檢測(cè)探頭包括探頭罩、光纖接口、光纖接口固定座三部分；

另外，在降壓模塊(9)上粘貼有散熱片。