北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测

日期: 2026-05-22
浏览次数: 29

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测

 

研究背景

哈密瓜的风味品质和商品价值与甜度密切相关,而可溶性固形物含量(SSC)是评价果实甜度的重要指标。传统SSC检测多依赖折光仪测定,虽结果可靠,但需取样、榨汁或切片,具有破坏性,难以满足批量化、连续化和在线分选对快速无损检测的需求。高光谱成像技术融合了图像与光谱信息,能够间接反映果实内部化学成分(如糖、水分、酸度)的分布与含量,为非破坏性检测提供了新路径。然而,现有研究多集中于单一品种,跨品种检测的模型泛化能力仍面临挑战,尤其是哈密瓜这类果皮差异大、糖分分布不均的厚皮甜瓜。

近日,青岛农业大学赵磊老师团队在《Symmetry》发表了一项研究,系统探索了高光谱成像结合机器学习在哈密瓜多品种可溶性固形物(SSC)无损检测中的应用,提出了一种基于RPD加权的集成模型,显著提升了跨品种预测的鲁棒性和准确性。

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测 

图1.光谱采集过程。

研究方法

样本准备:

品种:西州蜜、伽师瓜、金凤凰、黑眉毛(各40个,共160个);

采样位置:赤道部位果肉,分别测量近核部(BRIX1)和近皮部(BRIX2)的SSC;

数据集划分:每品种30个训练,10个测试;

高光谱数据采集:通过穹顶光源 + 精密电动平移台搭载Resonon Pika L高光谱成像仪,结合150 W石英钨卤素灯、输送装置等进行高光谱数据采集;

光谱参数:

波长范围:400–1000 nm;

光谱分辨率:2.7 nm;

参数设置:帧率16 Hz,物距 978 mm、图像采集速度 15.3 mm/s;

数据处理和模型构建:研究采用“基线校正+SNV+Savitzky-Golay平滑”进行光谱预处理,并比较PLSR、SVR、RF、XGBoost和LightGBM等模型,最终通过随机搜索、5折交叉验证及基于验证集RPD加权的集成策略优化预测性能;

表1.不同预处理方法下PLSR模型预测性能比较(以BRIX1为例)。

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测 

图2.每个品种的样品子集的平均光谱:(a)原始光谱;(b)预处理后的光谱。

表2.模型性能的综合比较。

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测 

 Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测

图3.四种哈密瓜品种无损SSC评估的模型结果:(a) 基于偏最小二乘回归(PLSR)模型的 SSC(BRIX1) 结果;(b) 基于随机森林(RF)模型的 SSC(BRIX2) 结果;(c) 集成模型对 SSC(BRIX1) 的预测结果;(d) 集成模型对 SSC(BRIX2) 的预测结果。

表3.所有基础模型和集成模型在独立测试集上的偏差-方差分解结果。

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测 

Resonon | 高光谱成像助力哈密瓜SSC快速无损检测 

图4.集成模型预测误差分析:(a) BRIX1实测值与预测值的散点图(按品种着色);(b) BRIX2实测值与预测值的散点图(按品种着色)。

研究结果

组合预处理提高了糖敏感波段光谱一致性,增强了模型建模质量与泛化能力;

BRIX1预测中,PLSR表现出较强泛化性,但集成模型整体性能最优;

BRIX2预测中,RF为最佳单一模型,集成模型进一步提升了近皮SSC预测稳定性;

RPD加权集成策略融合了不同模型优势,实现了预测精度与泛化稳定性的平衡;

不同品种间仍存在预测差异,提示后续需扩大样本并引入品种自适应校正;

结语

研究以四种主栽哈密瓜品种为对象,系统验证了高光谱成像技术结合机器学习在多品种SSC无损检测中的可行性。同时,研究也提示,跨品种统一模型仍会受到品种表型、生理差异及样本来源的影响。未来,随着样本规模扩大、整果检测场景验证以及品种自适应校正方法的引入,高光谱无损检测有望在果品品质分级、采后分选和智慧农业中发挥更大作用。

发表期刊:Symmetry【影响因子:2.2】

研究单位:青岛农业大学、哈密市农牧产业发展投资有限公司等

使用设备:Resonon Pika L高光谱成像仪

DOI:https://doi.org/10.3390/sym18030462


News / 相关新闻 More
2026 - 06 - 15
研究背景天然湿地是重要碳库。长期淹水环境减缓了有机质分解,使大量碳储存在土壤中,因此湿地在全球碳循环与温室气体调控中具有关键作用。但随着土地开发与粮食生产扩张,越来越多天然湿地被开垦为水田。这不仅改变土地类型,也会重塑土壤水分、氧化还原状态和微生物群落,进而影响甲烷(CH₄)与二氧化碳(CO₂)的排放。那么,湿地变水田后,生态系统碳收支会如何变化?这种变化由环境直接驱动,还是受微生物调控?近日,延边大学朱卫红老师的研究团队以图们江流域的天然湿地及其转变的水田为研究对象,系统评估了湿地转水田对CH₄和CO₂通量及土壤微生物群落的影响,旨在揭示农业开垦导致的湿地碳排放风险。研究成果发表于《Ecological Processes》期刊。为什么关注“湿地改水田”?湿地是“水文—土壤—微生物—碳循环”高度耦合的生态系统。长期淹水形成的厌氧环境既有利于有机碳保存,也促进产甲烷过程,使湿地成为重要的C...
2026 - 06 - 15
研究背景:高分辨率监测的必要性与现实瓶颈浅海生态系统是海岸防护、生物多样性维持和生态服务供给的重要基础。水深信息和底栖生境分布,是认识浅海生态格局、评估环境变化和制定保护策略的关键数据。过去,水深与底栖信息主要依靠实地勘测获取,该方式成本高、效率低,难以满足大范围、高频次和精细化监测需求。遥感技术为浅海制图提供了新路径:卫星多光谱影像覆盖广、连续性强,无人机高光谱影像则兼具厘米级空间细节和丰富光谱信息。尽管已有研究推动了卫星与无人机平台在浅海测绘中的融合应用,但一个核心问题仍待明确:在浅海水体监测中,空间分辨率与光谱分辨率究竟如何影响制图精度?围绕这一问题,西班牙拉斯帕尔马斯大学海洋学与全球变化研究所的团队近日在《Scientific Reports》发表研究,系统比较了无人机高光谱、卫星多光谱和RGB影像在浅海水深反演与底栖生境制图中的表现。该研究为海岸带生态监测中的平台选择、数据配置和...
2026 - 06 - 08
研究背景海洋漂浮碎片是全球海洋环境治理中的重要污染问题。其在海面长期迁移和聚集,不仅威胁海洋生物与生态系统健康,也可能影响航运安全和近岸经济活动。由于漂浮碎片分布范围广、时空变化快,传统人工巡查、船舶观测和现场拍摄难以满足大范围、快速化监测需求。遥感技术为其监测提供了新路径,但不同材质碎片的光谱特征差异明显,且容易与背景海水和大型漂浮藻类混淆,限制了遥感识别的准确性与稳定性。基于此,南京信息工程大学孙德勇老师团队从多类型漂浮碎片的高光谱响应特征入手,结合卫星影像,构建了面向海洋漂浮碎片快速识别的遥感检测方法,为海洋污染监测、漂浮垃圾识别及海洋环境管理提供了新的技术支撑。相关成果发表在《Ecological Indicators》期刊。 图1. (a) 实验设备设计图;(b) 实验设备实物图;(c)-(y) 覆盖率。研究方法(1)研究设计:选取泡沫板、PVC浮标、PP塑料瓶和木板四类典型海洋...
2026 - 06 - 01
研究背景在森林生态系统中,氮(N)和磷(P)是影响植物生长与养分循环的关键元素。树木获取养分主要依赖两种途径:一是通过细根从土壤中吸收,二是从衰老叶片中回收并再利用。前者代表外部获取,后者体现内部节约。二者之间的权衡,是植物维持养分稳态的重要策略。然而,在氮沉降增加和林分持续发育的背景下,不同林龄森林如何调整这种权衡,仍有待深入认识。近日,山西农业大学郭晋平老师团队在《BMC Plant Biology》期刊上发表的论文对此进行了深入探讨。研究团队以华北地区重要树种——油松(Pinus tabuliformis)为对象,系统揭示了林分发育与氮沉降交互作用下,树木氮磷利用策略的动态变化规律。 图1.研究区域。研究方法研究在山西关帝山森林区孝文山林场开展,选取了42年、55年和65年三个林龄的天然油松林分,设置5个氮添加水平(0、5、10、15、20 g N·m⁻²...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910124070  010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 



 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开