结合太赫兹光谱与机器学习的小麦霉变程度判别

作者：杨承霖; 刘嘉祺; 郭芸成; 徐志远; 张思怡; 姚志凤; 秦立峰; 陈煦^*; 何东健; 卫亚红

来源：食品科学, 2023, 44(12): 343-350.

• 太赫兹时域光谱
• 霉变小麦
• 光谱预处理
• 光谱降维
• 光谱分类

为快速、准确地判断小麦籽粒的霉变程度，研究基于太赫兹时域光谱技术，结合支持向量机（support vector machine,SVM）、随机森林（random forest,RF）和极限学习机（extreme learning machine,ELM）的霉变小麦定性分析方法。首先，将小麦籽粒分为正常、轻度霉变、中度霉变和重度霉变4类，利用CCT-1800太赫兹时域光谱仪获取小麦样本在0.1～4.0 THz波段的光谱数据。对比采用不同光谱预处理方法对判别结果的影响后，使用主成分分析、线性判别分析（linear discriminant analysis,LDA）、t分布随机近邻嵌入3种方法对光谱数据进行降维，结果表明LDA的降维效果最好。最后，构建基于SVM、RF和ELM的小麦霉变程度判别模型，结果显示SVM的判别效果最好，当核函数选择多项式核、误差惩罚系数为1时，判别准确率高达98.61%，预测集均方根误差值为0.142 9。本研究表明利用太赫兹光谱技术可实现小麦霉变程度的准确检测，为食品安全和粮食贮藏检测提供一种检测手段。

• 单位
  西北农林科技大学; 电子工程学院; 生命科学学院