论文部分内容阅读
冷鲜羊肉易受到微生物的污染导致腐败变质，对其食用安全性产生影响，而冷鲜羊肉的卫生安全质量能够通过其表面主要腐败菌数量反映出来。本课题利用高光谱技术，在400～1100 nm和900～1700nm波长范围内，对冷鲜羊肉表面主要腐败菌活细胞数量进行无损检测方法研究。采用多种算法对冷鲜羊肉表面主要腐败菌数量建立定量预测模型，通过比较分析不同预处理方法、不同特征波长提取方法、不同建模方法和不同波长范围，选择出冷鲜羊肉表面主要腐败菌数量检测的最优方法。并利用MATLAB软件的图形用户界面设计了冷鲜羊肉主要腐败菌检测平台，为实现冷鲜肉在线快速、无损检测提供理论支持。主要研究成果如下: (1)检测冷鲜羊肉样本表面细菌总数(TVC)和主要腐败菌（假单胞菌、肠杆菌、乳酸菌），采集不同波长范围下的冷鲜羊肉样本高光谱数据。确定了在400～1100 nm波长范围下，细菌总数的最优预处理方法是SNV+VN，假单胞菌的最优预处理方法是SG+VN，肠杆菌的最优预处理方法是MSC，乳酸菌的最优预处理方法是MSC。在900～1700nm波长范围下，细菌总数的最优预处理方法是SNV+ db4(3)，假单胞菌的最优预处理方法是SNV，肠杆菌的最优预处理方法是MSC+ db4(3)，乳酸菌的最优预处理方法是MSC+db4(2)。 (2)通过主成分分析法(PCA)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)三种方法对冷鲜羊肉高光谱提取特征波长能力的比较。确定优选冷鲜羊肉高光谱特征波长结果最优的方法为CARS算法。 (3)利用PLSR、RBF和LSSVM方法对冷鲜羊肉表面主要腐败菌建立预测模型，为提高模型精度，利用差分进化算法(DE)对LSSVM模型进行优化。经过比较分析，在400～1100nm波长范围内对冷却羊肉表面主要腐败菌建模预测效果更优。对细菌总数、假单胞菌、肠杆菌预测效果最优的是DE-LSSVM模型。细菌总数的R和RMSEP分别为0.9539、0.4810，假单胞菌的R和RMSEP分别为0.9389、0.7243，肠杆菌的R和RMSEP分别为0.9194、0.5965。乳酸菌在400～1100 nm波长范围内预测效果最优的是DE-LSSVM模型，R和RMSEP分别为0.9412、0.4744。在900～1700nm波长范围内预测效果最优的是RBF-ANN模型，R和RMSEP分别为0.9091、0.5812。 (4)利用MATLAB软件的图形用户界面(GUI)设计了冷却羊肉表面主要腐败菌检测平台，该平台可实现对冷鲜羊肉主要腐败菌快速检测分析，包括TVC检测、主要腐败菌检测、数据预处理、特征波长提取四个模块。