[发明专利]一种基于高光谱的黄桃可溶性固形物快速检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于高光谱的黄桃可溶性固形物快速检测方法，其特征在于，包括：

S1、在黄桃上标记位置，利用光谱仪采集该位置的光谱反射率数据，再使用折光仪测量对应部位果肉的SSC值；

S2、对所述光谱反射率数据进行微分处理，分析同一部位的光谱与SSC之间的关系，并建立根据光谱推算SSC的数学模型，具体包括步骤：

(1)对所述光谱反射率数据进行平滑去噪处理，计算二阶微分光谱；

(2)采用连续投影算法对二阶微分光谱波段进行筛选；

(3)以步骤(2)筛选得到的波段的二阶微分光谱为自变量，以S1测量得到的SSC值作为因变量，使用高斯过程回归方法构建黄桃SSC高光谱反演模型；

记x_*为测试点，其对应的最可能的SSC输出值即预测值y_*的后验分布为

其中，X＝[x₁,x₂,···,x_n]为自变量光谱矩阵，n为训练样本数，y为测量得到的SSC值，

cov(y_*)＝k(x_*,x_*)-K(x_*,X)[K(X,X)+σ_n²A_n]^-1K(X,x_*) (II)

K(X,X)＝K_n＝k(x_i,x_j)为n×n阶对称正定协方差矩阵，k(x_i,x_j)用为x_i和x_j的协方差，K(X,x_*)＝K(x_*,X)^T为x_*与X之间的n×1阶协方差矩阵，k(x_*,x_*)为x_*自身的协方差，A_n为n维单位矩阵，分别为测试点x_*对应预测值y_*的方差和均值；

式(I)、(II)中，协方差函数的计算方法为平方指数协方差，公式为：

其中，l为方差的尺度，为信号方差；

式(I)～(III)中，采用极大似然法求参数集合的值，建立样本条件概率的负对数似然函数：

L(θ)＝0.5y^T(K_n+σ_n²A_n)^-1y+0.5log|(K_n+σ_n²A_n)|+0.5nlog2π (IV)

通过求θ的偏导数，再对其最小化求得最优解，公式为：

根据得到的最优解和式(I)、(II)计算得到测试点x_*对应预测值y_*；

S3、测量目标黄桃某一位置的光谱反射率数据，根据所述数学模型推算该位置果肉的SSC。

2.根据权利要求1所述的黄桃可溶性固形物快速检测方法，其特征在于，S1中，测量光谱的波长范围为325～1075nm，采样间隔1nm，选取350～1000nm范围的光谱作为有效数据。

3.根据权利要求1所述的黄桃可溶性固形物快速检测方法，其特征在于，S1中，使用HB-112ATC型折光仪，测量范围为0-20％，最小刻度为0.1％，使用环境温度为10-30℃，自带温度补偿装置，按照国标GB/T8210中的测定方法测定黄桃果肉的SSC值。

4.根据权利要求1所述的黄桃可溶性固形物快速检测方法，其特征在于，步骤(1)中，二阶微分光谱计算公式为：

其中，λ_I是波段为I的波长值，ρ(λ_I)为波长为λ_I的光谱反射率。