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來源:賽斯拜克 發(fā)表時(shí)間:2024-02-05 瀏覽量:317 作者:awei
高光譜成像技術(shù)是一種非接觸、無損的檢測方法,它能夠獲取物體的空間和光譜信息,因此在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中得到了廣泛應(yīng)用。祁門紅茶是中國的名茶之一,其等級劃分主要依據(jù)茶葉的色澤、形狀、香氣和滋味等特征。傳統(tǒng)的等級劃分方法主要依賴于人工感官評價(jià),這種方法效率低,且受主觀因素影響較大。因此,研究利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行祁門紅茶等級的無損檢測具有重要的實(shí)際意義。
基于高光譜成像技術(shù)的祁門紅茶等級無損檢測研究主要通過以下步驟進(jìn)行:
1. 數(shù)據(jù)采集:使用近紅外高光譜相機(jī)(900~1700 nm)采集不同等級的祁門紅茶圖像。實(shí)驗(yàn)條件控制,如樣本平鋪、移動(dòng)臺(tái)速度、曝光時(shí)間等,以獲取穩(wěn)定可靠的原始高光譜圖像數(shù)據(jù)。
2. 數(shù)據(jù)預(yù)處理:對原始高光譜圖像進(jìn)行黑白校正和去噪處理,使用MNF方法減少噪聲影響。并從圖像中提取感興趣區(qū)域(ROI)來計(jì)算平均光譜。
3. 樣本光譜特征分析:剔除受初始階段光照強(qiáng)度不均及儀器噪聲影響的光譜帶,選取980~1650 nm范圍作為有效分析數(shù)據(jù)。采用SG、SNV、MSC等算法對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,優(yōu)化模型輸入。
4. 高維數(shù)據(jù)可視化:應(yīng)用MDS、Sammon、t-SNE、PCA等降維技術(shù),將高光譜圖像的高維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為低維可視化數(shù)據(jù),以輔助分析和識(shí)別不同等級的茶葉。
5. 模型建立與評估:構(gòu)建SVM和ELM機(jī)器學(xué)習(xí)模型,對祁門紅茶的等級進(jìn)行分類。通過混淆矩陣分析模型性能,評價(jià)訓(xùn)練集和測試集的識(shí)別準(zhǔn)確率。
6. 結(jié)果分析:對比不同預(yù)處理方法和分類模型的效果。結(jié)果表明,SG-SNV預(yù)處理結(jié)合SVM模型在祁門紅茶等級分類中取得了最好的效果,測試集識(shí)別率達(dá)到100%。
結(jié)論:結(jié)合近紅外高光譜成像技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以有效實(shí)現(xiàn)祁門紅茶等級的快速無損檢測,具有很好的應(yīng)用前景。