高光谱检测桃病害的研究
桃果实是一种于夏季成熟，柔软多汁，风味清新宜人的常见水果。其营养物质丰富且含有多种人体不能合成的氨基酸。因其皮薄且水分多，含糖量较大，在采摘、运输、生产、流通、销售等过程中极易发生破损，受到真菌如匍枝根霉等的侵染，引起软腐病等采后病害，从而造成较大的经济损失，故应在大范围感染前及时剔除病害果实。本文以水蜜桃为研究对象，基于高光谱成像技术对桃果实进行采后病害感染的检测，分析了病害过程中多种理化指标的变化，通过相关性分析，确立了基于叶绿素含量挑选光谱中的特征波段（617nm，675nm，818nm）的方法，最后以全波段及波段比分别建立识别桃果实病害的模型，以波段比建立的识别模型（健康桃果实、病害桃果实）准确率可达到98.75%。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法 2
1. 1 实验材料 2
1. 1. 1实验对象 2
1. 1. 2实验仪器 2
1. 1. 3实验试剂 3
1. 2 实验方法 3
1. 2. 1 高光谱获取 3
1. 2. 2 病斑直径 3
1. 2. 3 L*值 3
1. 2. 4 抗坏血酸含量 3
1. 2. 5 可溶性糖含量 3
1. 2. 6 总酚含量 4
1. 2. 7 叶绿素含量测定 4
1. 2 .8 膜渗透率 4
2 结果与分析 4
2.1 果实外观及光谱特征分析 4
2.2 理化指标的变化 5
2.2.1 病斑直径的变化 5
2.2.2 L*值的变化 6
2.2.3 Vc含量的变化 7
2.2.4 可溶性糖含量的变化 7
2.2.5 总酚含量的变化 7
2.2.6 叶绿素含量的变化 8
2.2.7 膜渗透率的变化 9
2.3 光谱变化与理化指标变化相关性分析 9
2.4 特征波段的挑选 10
2.5 波段比结果 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
10
2.6 病害桃果实的识别 11
3 讨论 13
致谢13
参考文献13
基于高光谱检测桃病害的研究
引言
中国是世界农业大国，果园面积和产量位居全球之首[1]，年均桃果实产量约760万吨，约占全球桃果实产量四成以上。现如今，水果产业已成为我国农村经济发展的重要支柱产业之一，对采摘果实后进行自动挑选及分级的现代化技术也越来越受到相关专家学者的关注。
桃果实作为一种夏季较为常见的水果，一直受到大众的喜爱。但其在采摘后呼吸旺盛，后熟迅速，加之水分较多果皮较薄，极易在采摘过程中受到机械损伤，从而造成真菌等病原微生物的侵染，且微生物繁殖环境较佳。如不及时剔除病害果实，则会造成更大范围的经济损失。据统计，桃果实采后损失近水果总量的1/4[2]。既浪费了人力物力，又可能对整个加工生产线或是集装箱运输产生较为严重的后果。而在检测方面，传统的人工检测既存在检测精度不足，不易察觉病害尤其是内部早期病害，又存在检测速度慢，效率较低，易发生交叉感染等各方面问题。而于普通的机器检测技术而言，虽然其检测速度和精度相较于人工都有大幅度提升，但对于一些早期轻微病害的检测效果还是不尽如人意[3]，易发生延误从而导致不可挽回的损失。综上所述，发展新型现代化检测技术已成当务之急。
高光谱成像技术是一种把光谱与传统图像相结合的新兴技术。传统图像技术可以探究果蔬的形状，损伤，霉菌等外部品质，而光谱技术则可以测定农产品内部的物理、化学指标。在果蔬品质安全检测上，高光谱成像技术可用于组成成分分析、食用指标测定、质量分级评定等内部品质检测和外部形态特征识别、表面缺陷以及污染物检测、冻伤检验等外部品质测定，以及农药残留、致病菌污染等安全评定。因此，高光谱技术已经成为了近年来无损检测农产品品质中一种重要的手段[4]。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
1. 1. 1实验对象
选取桃果实常见采后的软腐病为代表，其病原菌为匍枝根霉。菌种由大学食品科技学院实验室提供，培养方法为：培养基为马铃薯琼脂培养基（PDA培养基），构成为马铃薯浸粉5g、葡萄糖20g、NaCl 5g、琼脂15g、氯霉素0.1g，水1000 mL、pH 5.86.2。每个培养皿含有的培养基体积为20±2 mL，培养基厚度为2.5±0.5 mm。将保藏的菌种分别接种到PDA培养基上，在28℃，75%相对湿度条件下活化7天，重新接种进行二次培养。一周后，对二次培养的菌种用无菌水反复冲洗，制成菌悬浮液，将一滴菌液滴到血球计数板上，在显微镜下计数。根据计数，进行换算得出菌液浓度，并稀释至浓度为4×104CFU/mL的菌悬液[5]，然后进行样本制备，冷藏备用。
实验所用“霞晖五号”水蜜桃（2016年）采摘自江苏省农科院种植基地，用来研究样本的品质指标变化。桃果实应选取大小一致，成熟度一致（七八成熟）、无机械伤的样本。
1. 1. 2实验仪器
高光谱成像系统：主要分为摄像机、成像光谱仪、CCD摄像头、光源、一套机械输送装置以及计算机等六个部分。成像光谱仪的光谱有效波段范围400～1000 nm，共440 个波段，光谱分辨率为2.8 nm，光谱采样点为0.65nm，并带有焦距可变透镜，光源为150 W卤素钨灯，光源共10 档，可调节，并由光纤传输到线光源。为避免外界光线对光谱采集的影响，检测装置整体置于暗箱中，且背景为黑色，不反光[6]。试验采用反射模式获取水蜜桃高光谱图像信号[7]。
基于反射模式下的高光谱图像采集系统如图11所示，两个线光源分别固定于样本正上方，样本固定于传送带上，线光源发射出的光束交叉，光束交叉点为水蜜桃赤道中间位置，光谱仪通过采集图像收集光谱信息，转换成数据传入计算机。
所要用的仪器还有电导率仪，电子天平，便携式色差计，高速冷冻离心机，紫外分光光度计，数显恒温水浴锅等。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法 2
1. 1 实验材料 2
1. 1. 1实验对象 2
1. 1. 2实验仪器 2
1. 1. 3实验试剂 3
1. 2 实验方法 3
1. 2. 1 高光谱获取 3
1. 2. 2 病斑直径 3
1. 2. 3 L*值 3
1. 2. 4 抗坏血酸含量 3
1. 2. 5 可溶性糖含量 3
1. 2. 6 总酚含量 4
1. 2. 7 叶绿素含量测定 4
1. 2 .8 膜渗透率 4
2 结果与分析 4
2.1 果实外观及光谱特征分析 4
2.2 理化指标的变化 5
2.2.1 病斑直径的变化 5
2.2.2 L*值的变化 6
2.2.3 Vc含量的变化 7
2.2.4 可溶性糖含量的变化 7
2.2.5 总酚含量的变化 7
2.2.6 叶绿素含量的变化 8
2.2.7 膜渗透率的变化 9
2.3 光谱变化与理化指标变化相关性分析 9
2.4 特征波段的挑选 10
2.5 波段比结果 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
10
2.6 病害桃果实的识别 11
3 讨论 13
致谢13
参考文献13
基于高光谱检测桃病害的研究
引言
中国是世界农业大国，果园面积和产量位居全球之首[1]，年均桃果实产量约760万吨，约占全球桃果实产量四成以上。现如今，水果产业已成为我国农村经济发展的重要支柱产业之一，对采摘果实后进行自动挑选及分级的现代化技术也越来越受到相关专家学者的关注。
桃果实作为一种夏季较为常见的水果，一直受到大众的喜爱。但其在采摘后呼吸旺盛，后熟迅速，加之水分较多果皮较薄，极易在采摘过程中受到机械损伤，从而造成真菌等病原微生物的侵染，且微生物繁殖环境较佳。如不及时剔除病害果实，则会造成更大范围的经济损失。据统计，桃果实采后损失近水果总量的1/4[2]。既浪费了人力物力，又可能对整个加工生产线或是集装箱运输产生较为严重的后果。而在检测方面，传统的人工检测既存在检测精度不足，不易察觉病害尤其是内部早期病害，又存在检测速度慢，效率较低，易发生交叉感染等各方面问题。而于普通的机器检测技术而言，虽然其检测速度和精度相较于人工都有大幅度提升，但对于一些早期轻微病害的检测效果还是不尽如人意[3]，易发生延误从而导致不可挽回的损失。综上所述，发展新型现代化检测技术已成当务之急。
高光谱成像技术是一种把光谱与传统图像相结合的新兴技术。传统图像技术可以探究果蔬的形状，损伤，霉菌等外部品质，而光谱技术则可以测定农产品内部的物理、化学指标。在果蔬品质安全检测上，高光谱成像技术可用于组成成分分析、食用指标测定、质量分级评定等内部品质检测和外部形态特征识别、表面缺陷以及污染物检测、冻伤检验等外部品质测定，以及农药残留、致病菌污染等安全评定。因此，高光谱技术已经成为了近年来无损检测农产品品质中一种重要的手段[4]。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
1. 1. 1实验对象
选取桃果实常见采后的软腐病为代表，其病原菌为匍枝根霉。菌种由大学食品科技学院实验室提供，培养方法为：培养基为马铃薯琼脂培养基（PDA培养基），构成为马铃薯浸粉5g、葡萄糖20g、NaCl 5g、琼脂15g、氯霉素0.1g，水1000 mL、pH 5.86.2。每个培养皿含有的培养基体积为20±2 mL，培养基厚度为2.5±0.5 mm。将保藏的菌种分别接种到PDA培养基上，在28℃，75%相对湿度条件下活化7天，重新接种进行二次培养。一周后，对二次培养的菌种用无菌水反复冲洗，制成菌悬浮液，将一滴菌液滴到血球计数板上，在显微镜下计数。根据计数，进行换算得出菌液浓度，并稀释至浓度为4×104CFU/mL的菌悬液[5]，然后进行样本制备，冷藏备用。
实验所用“霞晖五号”水蜜桃（2016年）采摘自江苏省农科院种植基地，用来研究样本的品质指标变化。桃果实应选取大小一致，成熟度一致（七八成熟）、无机械伤的样本。
1. 1. 2实验仪器
高光谱成像系统：主要分为摄像机、成像光谱仪、CCD摄像头、光源、一套机械输送装置以及计算机等六个部分。成像光谱仪的光谱有效波段范围400～1000 nm，共440 个波段，光谱分辨率为2.8 nm，光谱采样点为0.65nm，并带有焦距可变透镜，光源为150 W卤素钨灯，光源共10 档，可调节，并由光纤传输到线光源。为避免外界光线对光谱采集的影响，检测装置整体置于暗箱中，且背景为黑色，不反光[6]。试验采用反射模式获取水蜜桃高光谱图像信号[7]。
基于反射模式下的高光谱图像采集系统如图11所示，两个线光源分别固定于样本正上方，样本固定于传送带上，线光源发射出的光束交叉，光束交叉点为水蜜桃赤道中间位置，光谱仪通过采集图像收集光谱信息，转换成数据传入计算机。
所要用的仪器还有电导率仪，电子天平，便携式色差计，高速冷冻离心机，紫外分光光度计，数显恒温水浴锅等。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/swgc/spkxygc/61.html
