基于SVD的苹果粉质化高光谱散射图像特征提取
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视 ／ 红 外 光 谱 无 损 检 测 技 术 ｌ 、超 声 波 无 损 检 测 技 术｛ｊ 近 ４ ］ 、
着 重 要 的作 用 。
本文采 用 Ｓ Ｄ 对 ５０个 样本 的高光 谱散射 图像 ６０ Ｖ ８ ０ ～
１０ ０ｎ 共 ８ 个 波 段 下 ２ ０ ｍ １ ０ｍｍ 范 围 内的 特 征 进 行 提 取 ， 利
中 图 分 类 号 ：０ ５ ． ６７３ 文献 标 识 码 ： Ａ Ｄ ：１ ． ９ ４ ｊｉ ｎ １ ０ —５ ３ ２ １ ） ３０ ６ —４ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ０ ０ ９ （ ０ １ ０ — ７ ７０ ｓ
内在 的 属性 。尽 管 它 的 物 理 意 义 并 不 直 观 ， 对 模 式 分 类 起 但
引 言
随着 人 们 生 活 水 平 的不 断 提 高 ，祭 于 苹 果 外 部 品 质 指 标 分级 方 法 已经 远 远 不 能 满 足 市 场 需 求 ，消 费 者 对 苹 果 的 口感 参数 越 来 越 关 注 。 果 的 粉 质 化 （ ａｉｅｓ ｍｅｌ ｓ）指 苹 果 非 正 常 ｎ 软化 、 液 减 少 和 果 肉 质 地 发 棉 等 一 系 列 生 理 失 渊 现 象 ，是 汁 苹 果 的重 要 口感 参 数 之 一 ［ 。它 是 组 织 特 性 的 负 面 参 数 ，会 １ ］ 严 重 影 响 苹 果 的 门感 ， 以 被 消 费 者接 受 并 降 低 苹 果 的 商川 难 价 值 。关 于 苹 果 粉 质 化无 损 检 测 工 作 ，国 外 学 者 已经 做 了 大 量 的研 究 ，如 采 用 磁 共 振 成 像 技 术 Ｌ 、机 械 冲 击 方 法 、叮 ２ ｊ
用 于 对 后 续 所 采 的 高 光 谱 散 射 图像 进 行 校 正 ，以 减 小 水 果 果 形 所 带 来 的 误 差 。 本 直 径 范 围在 ６ ． 和 ８ ． ｉ 之 问 。 样 Ｏ７ ９ ０１ｍ Ｔ １２ 高 光 谱 散 射 图像 采 集 ．
本 （２ ２ ０来 源 于 Ｃ ，１ ０来 源 于 ＭＳ 储 藏 在 相对 湿度 为 Ｐ ２ Ｕ） ９ ， ５ 温度为 ２ ｏ℃ 的储藏室 中。 对于第一组样本 ， 分别进行 第 ０周 、 ２周 、 ３周 、 ４周测试 ； 第 第 第 对于第二组样本 ， 分 别进行第 ２ 、 周 ３周 、４周 、５周 的测 试。实验前 ，样本 需要 放 到 室 温 条 件 下 至 少 １ 。测 试 并 记 录样 本 的 直径 ， 数 据 ５ｈ 此
时 间分 辨 反 射 多 光 谱 技 术 ＿ 等 。相 比于 其 他 的 光 学 技 术 ，高 ６ 光 谱 散 射 图像 技 术 简 、快 速 、更 容 易 测 蕈 水 果 的 光 学 特 性 ，可 以 更 好地 定 量 描述 水 果 散 射 属 性 。该 技 术 已 经 被 用 于
对水果 内部品质 （ 硬度 、可溶 固体含 量等） 的评价 ，取得 ｒ较 好 的研究成果 ，具有潜在 的技术优势 。
第３卷， ３ １ 第 期 ２０ １１年 ３月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ
Ｖｏ ． ， １ ３１ Ｎｏ． ， ｐ ６ — ７ ３ ｐ ７ ７７ ０ Ｍ ａ ｃ ，２ １ ｒｈ ０ １
均值特 征提取方 法（５ ３ － ７ ． ％） 分析表 明，奇异值分解可以有效地提取高光谱散射图像 的特征 ， ７ ． ６５ 。 用此
特 征 建 立 粉 质 化 分 类 模 型 可 以 区分 粉 质 化 和非 粉 质 化 的苹 果 ， 分 类精 度 有 待 于 进 一 步 提 高 。 但 关键 词 高光 谱 散 射 图像 技 术 ；苹 果 ； 质 化 ；Ｓ Ｄ；Ｐ Ｓ Ａ 粉 Ｖ ＬＤ
的 奇异 值 作 为粉 质 化 表征 参 数 ，结 合 偏 微 分 最 小 二 乘 判 别 分 析 建 立 苹 果 粉 质 化 分 类模 型 。结 果 显 示 ， 不 同 对
产 地 和不 同储 藏 条 件 下 的样 本 ，其 两 分 类模 型 （ 质 化 和 非 粉 质 化 ） 分 类 精 度 为 ７ ． ～ ８ ． ， 于 平 粉 的 ６１ Ｏ６ 优
用雎缩硬度和汁液含量 两个仪器检测指标结合偏微分最小二
乘判别分析算法建立苹果粉质化分类模型 。
１ 实 验 材 料 与 方 法
１１ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本 ．
实 验 中共 使 用 “ ｄＤｅｃ ｕ” 本 ５０个 ，１０个 采 摘 Ｒｅ ｌｉ ｓ 样 ｉｏ ８ ８ 于 美 国密 歇 根 州 立 大 学 农 业 实 验 站 （ ｃ ｉ ｎｓａｅｕ ｉ ｒｉ ｍｉ ｇ ｔｔ ｎｖ ｓ ｈａ ｅ — ｔ，ＭＳ ，４ ０个 买 于 商 业 包 装 厂 （ｏ ｙ Ｕ） ０ ｃｍｍｅｃ ｌｐ ｃｉｇ ｒｉ ａｋｎ — ａ ｈ ｕｅ Ｃ ） 样 本 分 为 两 组 ，在 不 同 的 条 件 下 储 藏 ，第 一 组 ｏ ｓ， Ｐ 。 ２ ０ 样 本 （８ 个 来 源 于 Ｃ ，６ ４个 １０ Ｐ ０个 来 源 于 ＭＳ 储 藏 在 ４ Ｕ） ℃ 的 冷 藏 室 ； 了加 速 苹 果 的 粉 质 化 过 程 ， 二 组 ３ ０个 样 为 第 ４
基于 Ｓ ＶＤ 的 苹 果 粉 质 化 高 光 谱 散 射 图 像 特 征 提 取
黄 敏 ，朱 启 兵
２４ ２ １ １２
江南 大 学 通 信 与控 制 工 程 学 院 ， 苏 无锡 江
摘 要 粉 质化 是 影 响苹 果等 级 的 重要 口感 参 数 。采 用 高 光 谱 散 射 网 像 进 行 了苹 果 粉 质 化 的 元 损 检 测 研 究 。 利 用 奇 异值 分解 方 法 对样 本 ６¨ １０ ０ｎ 共 ８ 个 波长 ２ ｎ范 围 内 的散 射 图像 进 行 奇 异 值 分 解 ， 获 得 ０ ～ ０ ｍ Ｏ １ ０ｍｒ 将
着 重 要 的作 用 。
本文采 用 Ｓ Ｄ 对 ５０个 样本 的高光 谱散射 图像 ６０ Ｖ ８ ０ ～
１０ ０ｎ 共 ８ 个 波 段 下 ２ ０ ｍ １ ０ｍｍ 范 围 内的 特 征 进 行 提 取 ， 利
中 图 分 类 号 ：０ ５ ． ６７３ 文献 标 识 码 ： Ａ Ｄ ：１ ． ９ ４ ｊｉ ｎ １ ０ —５ ３ ２ １ ） ３０ ６ —４ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ０ ０ ９ （ ０ １ ０ — ７ ７０ ｓ
内在 的 属性 。尽 管 它 的 物 理 意 义 并 不 直 观 ， 对 模 式 分 类 起 但
引 言
随着 人 们 生 活 水 平 的不 断 提 高 ，祭 于 苹 果 外 部 品 质 指 标 分级 方 法 已经 远 远 不 能 满 足 市 场 需 求 ，消 费 者 对 苹 果 的 口感 参数 越 来 越 关 注 。 果 的 粉 质 化 （ ａｉｅｓ ｍｅｌ ｓ）指 苹 果 非 正 常 ｎ 软化 、 液 减 少 和 果 肉 质 地 发 棉 等 一 系 列 生 理 失 渊 现 象 ，是 汁 苹 果 的重 要 口感 参 数 之 一 ［ 。它 是 组 织 特 性 的 负 面 参 数 ，会 １ ］ 严 重 影 响 苹 果 的 门感 ， 以 被 消 费 者接 受 并 降 低 苹 果 的 商川 难 价 值 。关 于 苹 果 粉 质 化无 损 检 测 工 作 ，国 外 学 者 已经 做 了 大 量 的研 究 ，如 采 用 磁 共 振 成 像 技 术 Ｌ 、机 械 冲 击 方 法 、叮 ２ ｊ
用 于 对 后 续 所 采 的 高 光 谱 散 射 图像 进 行 校 正 ，以 减 小 水 果 果 形 所 带 来 的 误 差 。 本 直 径 范 围在 ６ ． 和 ８ ． ｉ 之 问 。 样 Ｏ７ ９ ０１ｍ Ｔ １２ 高 光 谱 散 射 图像 采 集 ．
本 （２ ２ ０来 源 于 Ｃ ，１ ０来 源 于 ＭＳ 储 藏 在 相对 湿度 为 Ｐ ２ Ｕ） ９ ， ５ 温度为 ２ ｏ℃ 的储藏室 中。 对于第一组样本 ， 分别进行 第 ０周 、 ２周 、 ３周 、 ４周测试 ； 第 第 第 对于第二组样本 ， 分 别进行第 ２ 、 周 ３周 、４周 、５周 的测 试。实验前 ，样本 需要 放 到 室 温 条 件 下 至 少 １ 。测 试 并 记 录样 本 的 直径 ， 数 据 ５ｈ 此
时 间分 辨 反 射 多 光 谱 技 术 ＿ 等 。相 比于 其 他 的 光 学 技 术 ，高 ６ 光 谱 散 射 图像 技 术 简 、快 速 、更 容 易 测 蕈 水 果 的 光 学 特 性 ，可 以 更 好地 定 量 描述 水 果 散 射 属 性 。该 技 术 已 经 被 用 于
对水果 内部品质 （ 硬度 、可溶 固体含 量等） 的评价 ，取得 ｒ较 好 的研究成果 ，具有潜在 的技术优势 。
第３卷， ３ １ 第 期 ２０ １１年 ３月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ
Ｖｏ ． ， １ ３１ Ｎｏ． ， ｐ ６ — ７ ３ ｐ ７ ７７ ０ Ｍ ａ ｃ ，２ １ ｒｈ ０ １
均值特 征提取方 法（５ ３ － ７ ． ％） 分析表 明，奇异值分解可以有效地提取高光谱散射图像 的特征 ， ７ ． ６５ 。 用此
特 征 建 立 粉 质 化 分 类 模 型 可 以 区分 粉 质 化 和非 粉 质 化 的苹 果 ， 分 类精 度 有 待 于 进 一 步 提 高 。 但 关键 词 高光 谱 散 射 图像 技 术 ；苹 果 ； 质 化 ；Ｓ Ｄ；Ｐ Ｓ Ａ 粉 Ｖ ＬＤ
的 奇异 值 作 为粉 质 化 表征 参 数 ，结 合 偏 微 分 最 小 二 乘 判 别 分 析 建 立 苹 果 粉 质 化 分 类模 型 。结 果 显 示 ， 不 同 对
产 地 和不 同储 藏 条 件 下 的样 本 ，其 两 分 类模 型 （ 质 化 和 非 粉 质 化 ） 分 类 精 度 为 ７ ． ～ ８ ． ， 于 平 粉 的 ６１ Ｏ６ 优
用雎缩硬度和汁液含量 两个仪器检测指标结合偏微分最小二
乘判别分析算法建立苹果粉质化分类模型 。
１ 实 验 材 料 与 方 法
１１ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本 ．
实 验 中共 使 用 “ ｄＤｅｃ ｕ” 本 ５０个 ，１０个 采 摘 Ｒｅ ｌｉ ｓ 样 ｉｏ ８ ８ 于 美 国密 歇 根 州 立 大 学 农 业 实 验 站 （ ｃ ｉ ｎｓａｅｕ ｉ ｒｉ ｍｉ ｇ ｔｔ ｎｖ ｓ ｈａ ｅ — ｔ，ＭＳ ，４ ０个 买 于 商 业 包 装 厂 （ｏ ｙ Ｕ） ０ ｃｍｍｅｃ ｌｐ ｃｉｇ ｒｉ ａｋｎ — ａ ｈ ｕｅ Ｃ ） 样 本 分 为 两 组 ，在 不 同 的 条 件 下 储 藏 ，第 一 组 ｏ ｓ， Ｐ 。 ２ ０ 样 本 （８ 个 来 源 于 Ｃ ，６ ４个 １０ Ｐ ０个 来 源 于 ＭＳ 储 藏 在 ４ Ｕ） ℃ 的 冷 藏 室 ； 了加 速 苹 果 的 粉 质 化 过 程 ， 二 组 ３ ０个 样 为 第 ４
基于 Ｓ ＶＤ 的 苹 果 粉 质 化 高 光 谱 散 射 图 像 特 征 提 取
黄 敏 ，朱 启 兵
２４ ２ １ １２
江南 大 学 通 信 与控 制 工 程 学 院 ， 苏 无锡 江
摘 要 粉 质化 是 影 响苹 果等 级 的 重要 口感 参 数 。采 用 高 光 谱 散 射 网 像 进 行 了苹 果 粉 质 化 的 元 损 检 测 研 究 。 利 用 奇 异值 分解 方 法 对样 本 ６¨ １０ ０ｎ 共 ８ 个 波长 ２ ｎ范 围 内 的散 射 图像 进 行 奇 异 值 分 解 ， 获 得 ０ ～ ０ ｍ Ｏ １ ０ｍｒ 将