苹果霉心病诊断与溯源系统
成果内容提要：
苹果霉心病又趁心腐病，是危害苹果内部品质的主要病害之一，其与20多种真菌有关，具有影响生育和免疫系统，严重时致癌等危害。其病发于心室，采收前会造成大量落果，采收后该病会继续扩大，致使果肉由内向外腐烂，流入市场后严重影响果商信誉与消费者的利益，乃至在国际市场上影响国家的荣誉。相干研究采取低频磁共振、生物阻抗特性和机器视觉等方法检测苹果霉心病，可不同程度实现病果辨别，但存在分析进程繁琐、耗时、准确率低、技术条件复杂和需要破坏样品等缺点。近年来，基于光谱的无损检测技术在农产品内部品质研究中得到运用，并出现了针对苹果霉心病的快速检测研究。李顺峰等采取近红外漫反射光谱技术取得苹果光谱数据，主成份分析提取后的主成份作为自变量，对苹果霉心病进行了辨别研究。以上研究未斟酌由于霉心病产生在果心及其附近，近表面光谱漫反射的检测方式难以准确反应果心及深层果肉的特点信息，漫反射光谱检测方法不适应于苹果品心室周围品质检测。Shenderey等用可见-近红外小型光谱仪在线检测苹果的霉心病，用偏最小2乘回归所选择的波段建立典型辨别模型，该模型对苹果霉心病的预测精度较高。但是该建模选取的是全波段范围的数据且分析进程复杂。另外未考虑到光程对于光检测的影响，检测模型的先进性和准确率仍有待提高。
针对目前苹果霉心病难以检测的问题，本系统提出一种基于窄带LED光源与光电二极管的苹果霉心病多因子无损检测方法，其通过融会特点波段光谱与苹果直径，构建了苹果霉心病辨别模型，将检测结果以二维码的情势打印并附于检测苹果上并上传至服务器上，实现了苹果霉心病无损检测与溯源。通过搭建苹果透射光谱收集平台，获得与苹果霉心病相关性最大的特点波段；以MSP430芯片为处理器，设计光源驱动电路、光电转换与检测电路和苹果直径在线丈量电路；设计实验完成检测仪器的辨别模型建立与验证；将检测结果（编号、批次、产地、品种、直径、健康状态、检测人员）直接通过二维码打印，贴附于检测苹果上，并上传至服务器中，消费者可通过二维码追溯苹果信息，白癜风能否治愈对检测结果进行反馈，为果商收购苹果提供参考信息。本系统通过对光谱数据与病害程度进行相关性分析，获得能有效反应霉心病病害的特点波段，去除光谱的冗余信息，有效的下降了数据处理的维数；采取窄带LED光源与光电传感器构建的检测系北京最好的白癜风医院统，在确保较高的检测精确度的同时极大的下降了采取常见的光谱仪与宽波段特大功率光源的检测系统的本钱；本系统将与直径作为因子与透射强度值结合进行建模提高了检测准确率。本系统对苹果霉心病检测的准确率可达92.73，实现了小型化、低成本的苹果霉心病检测仪器的研制与苹果检测结果的追溯，为现代苹果产业体系果品分级提供必要的技术支持，可大幅度提高苹果采后科学管理水平，下降苹果采后存储进程中灾害的产生，具有极大地推行与运用前景。
本成果的研究特点主要体现在以下几个方面：
1.现有苹果霉心病光谱检测在特点波段选取方面，一般直接采取全波段进行数据分析处理，由于利用了全波段的光谱数据信息，因此数据维数很大，处理非常麻烦。本项目独特之处是先对光谱数据与病害指数进行相关性分析，找出能有效反应霉心病病害的特点光谱，再对特点波段选取准确率影响较小的条件下有效下降了数据处理的维数。
2.采取了窄带LED光源与光电传感器，在保证较高的检测精确度的同时极大的下降了采取光谱仪与宽波段特大功率光源的检测系统的本钱。装备对光电传感器输出的微弱电信号放大、滤波与收集，取得透射光谱强度与病害程度关系，从而实现病害检测。
3.本项目的实行了改变了以往检测装备分析进程比较复杂、耗时、技术条件复杂、需要破坏样品、本钱高等缺点，实现了苹果霉心病的在线快速无损检测。
4.消费者可以将通过标签得到的苹果信息与自己实际得到的信息进行比较，相对以往只对产地进行溯源，本系统实现了产地、品种、检测人员、病害等的溯源。
成果的实际运用价值和实践意义：
我国苹果栽培面积和产量在世界总面积和总产量中均名列前茅，但我国红富士苹果霉心病的发病率普遍较高,一般发病率为21左右，尤其是套袋红富士，其发病率可高达9.5-43.5。若使用该装备成果，在苹果采摘后及时分离出病果，依照单位亩产减少损失5，按当前项目区平均单产计算，平均亩减损60千克，可亩均增效约200。另一方面可提升我国苹果品质，按2013年3800万吨的产量计算，守旧估计如果有10的果园运用本技术，烂果将减少19万吨。
若该成果应用于大型生产线上可实现苹果采摘后的品质分级，有效提升我国苹果产业品质分级水平，同时可预防苹果存储期霉心病的相互沾染。项目成果将加快苹果产业果品品质分级水平，大幅度提高苹果采后科学管理水平，下降苹果采后存储进程中灾害的产生。可有效增进我国苹果贸易额增加，对苹果产业经济效益提升效果明显。
