利用高光譜成像預(yù)測柑橘品質(zhì)屬性

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【背景】：高光譜成像技術(shù)可以快速且無損的測量食物品質(zhì)。該研究調(diào)查了高光譜成像在400-1000 nm波段范圍預(yù)測柑橘果實內(nèi)部品質(zhì)屬性例如總可溶性固形物（TSS），pH，可滴定酸度（TA）和成熟度指數(shù)（TSS/TA）；以及外部品質(zhì)屬性，例如顏色成分（L*，a*，?b*）和顏色指數(shù)（CI）的可行性。

【方法】：從亞馬遜州（秘魯）收集柑橘樣品（甜橙，瓦倫西亞品種），共80個無不良特征（如物理破壞，病害以及污染成分）的樣品。樣品隨機分為兩組，75%為“校正集”，其余為“預(yù)測集”，用于模型的外部驗證。利用Resonon?Pika?XC高光譜成像系統(tǒng)（400-1000 nm）掃描柑橘并采集圖像。利用偏最小二乘法建立預(yù)測品質(zhì)屬性的完整模型。利用回歸系數(shù)確定最優(yōu)波段，通過多元線性回歸建立簡化模型。預(yù)測的確定系數(shù)（R²p）以及預(yù)測的標準誤差（SEP）用來衡量模型的性能。

【結(jié)果】：內(nèi)部品質(zhì)屬性的完整模型性能較低（R²p < 0.3，SEP >50%）。外部品質(zhì)屬性的完整模型性能較高（L*：R²p = 0.898，SEP = 19%；a*：R²p = 0.952，SEP = 13%；b*：R²p = 0.922，SEP = 20%；CI：R²p = 0.972，SEP = 12%）。簡化模型與外部品質(zhì)屬性性能相似。

柑橘圖像和光譜處理的主要步驟：（a）確認感興趣區(qū)域；（b）原始平均反射光譜；（c）校正反射率

柑橘的二階導(dǎo)數(shù)光譜：（a）完整樣品；（b）半樣品

預(yù)測模型的平均預(yù)測標準誤差（MSEP）：（a）柑橘內(nèi)部品質(zhì)屬性；（b）柑橘外部品質(zhì)屬性

用于預(yù)測的完整模型的回歸系數(shù)：（a）柑橘內(nèi)部品質(zhì)屬性；（b）柑橘外部品質(zhì)屬性

外部品質(zhì)屬性觀測值和預(yù)測值（簡化模型）關(guān)系圖：（a）L*參數(shù)；（b）a*參數(shù)；（c）b*參數(shù)；（d）顏色指數(shù)

【結(jié)論】：高光譜成像具有以客觀且無接觸方式預(yù)測柑橘顏色的潛力。在未來的研究中，可以通過不同的光譜區(qū)域（＞1000 nm）進一步改進完整柑橘內(nèi)部品質(zhì)屬性的預(yù)測。

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