2023年基于光电信息的产品地理标识鉴别研究.doc

基于光电信息的产品地理标识鉴别研究 专 业：2023测控-1 学 号： 学生姓名：赖 指导教师：郝勇 地理标志作为一类新型的知识产权，已得到越来越多的重视。地理标识又称原产地标记，是标记于商品或效劳之上，标明与该商品质量、商誉，有密切联系的来源地的国家、地区或地方的名称。地理标识产品是具有一定特色和品质的商品，该产品特色得到了消费者的认可，故具有品牌效应。在市场经济中，就可能有他人假冒该地理标志产品以求高额利益。目前，传统地理标识检测主要以化学方法为主，往往需要多种化学仪器和试剂，样品需要预处理、操作繁琐和耗时费力。近红外光谱检测技术因其快速和无损等优点，在产品地理标识检测中得到越来越广泛的应用。近红外光谱技术是指利用近红外光谱包含的丰富的物质信息实现有机物或局部无机物的定性和定量分析的一种分析方法。 本文以不同品牌的食醋为研究对象，结合近红外光谱分析技术，探讨聚类分析〔包括系统聚类分析和K-均值〔K-means〕聚类分析〕、主成分分析〔包括二维主成分分析和三维主成分分析〕，Fisher线性分类法，K最邻近法，偏最小二乘判别分析法〔PLSDA〕等模式识别方法在食醋品牌鉴别中的应用。并比拟了这些方法的优缺点，实现食醋品牌的最优鉴别。 关键词：近红外光谱；地理标识；食醋品牌；聚类分析；主成分分析；Fisher线性分类；K最邻近法；PLSDA Products identification of geographical indications based on the photoelectric information Abstract Geographical indications has been paid more and more attention to as a new type of intellectual property rights. Geographical indications, also known as the origin of marker, is marked with the goods or services, and marked with the product quality and good will, or marked with the source of national, regional or local name. Geographical indications for products with certain characteristics and quality of goods, has been recognized by consumers, with its product features and brand. In a market economy, it is possible to be fake the geographical indication products in order to achieve high interests. At present, the traditional geographical indications detected by chemical methods often requires a variety of chemical apparatus and reagents, and the sample should be pretreated with tedious and time-consuming. Near infrared spectroscopy detection technique (NIRS) with its rapid and nondestructive and other advantages, is more and more widely used in the detection of geographical indications of products. Near infrared spectroscopy technique is a method of analysis using near-infrared spectrum contained with a wealth of material information for the qualitative and quantitative analysis of organic matter or part of the inorganic matter. In this study, near-infrared spectroscopy was applied to non-destructive and rapid brand identification of different bands of vinegar, with investigating part of the pattern recognition methods including the cluster analysis (including hierarchical cluster analysis and K-means cluster analysis), the principal component analysis (including the two-dimensional principal component analysis and three-dimensional principal component analysis), Fisher linear classification, K nearest neighbor method, and Partial least squares discriminant analysis (PLSDA). I have compared the advantages and disadvantages of these methods to achieve the optimal identification of the brand of vinegar. Key words: near infrared spectroscopy; geographical indications; vinegar brand; cluster analysis; principal component analysis; Fisher linear classification; K nearest neighbor method; PLSDA 目录 1 Abstract 2 第一章 绪论 3 1.1 水果成熟度检测的目的与意义 3 1.2 水果成熟度主要检测方法及应用现状 3 1.3 近红外光谱分析技术简介 3 1.3.1近红外光谱分析技术的开展历程 3 1.3.2 近红外光谱分析技术的特点 3 1.4 本论文的主要工作 3 第二章 近红外光谱分析技术概述 3 2.1 近红外光谱原理 3 2.2 近红外光谱的采集方法 3 2.3 近红外光谱定量分析的根本步骤 3 2.3.1 选择有代表性的样品 3 2.3.2 测量样本的近红外光谱 3 2.3.3 选择适当的方法对原始光谱进行预处理 3 2.3.4采用标准或认可的参考方法测定样本的根底数据 3 2.3.5建立数学校正模型 3 2.3.6 评定校正模型 3 2.3.7 测定未知样本的组成或性质 3 2.4化学计量学算法 3 2.5 相关软件使用介绍 3 第三章 实验局部 3 3.1样品的准备 3 3.2 近红外光谱的采集 3 3.3 偏最小二乘回归模型的建立 3 3.4 对建模变量筛选方法的选择 3 3.4.1 UVE-PLS原理与算法 3 3.4.2 MC-UVE方法 3 3.4.3 WT-MC-UVE方法 3 第四章 结果与讨论 3 4.1 偏最小二乘回归模型主成分的选择 3 4.2基于基于MC-UVE PLS方法模型的变量选择 3 4.3基于WT-MC-UVE PLS方法模型的变量选择 3 4.4 PLS、MC-UVE PLS和WT-MC-UVE PLS方法预测结果比拟 3 第四章 结论 3 致谢信 3 参考文献 3 附录A〔常规PLS程序〕 3 附录B〔MC-UVE PLS程序〕 3 附录C〔WT-MC-UVE-PLS程序〕 3 附录D〔外文文献及翻译〕 3 第一章 绪论 1.1 产品地理标识鉴别的目的与意义 地理标识又称原产地标记，是标记于商品或效劳之上，标明与该商品质量、商誉有密切联系的来源地的国家、地区或地方的名称[1]。地理标识作为一类新型的知识产权，已得到越来越多的重视。我国农业地理标识产品资源非常丰富，且大多开展成为当地的支柱产业地理标识产品多是有一定特色的商品，该产品特色得到了消费者的认可，故相比同类其他产品，地理标识产品的价格要高，甚至高出许多，具有品牌效益[1]。在市场经济中，就可能有他人假冒该地理标识产品以求高额利益。这种假冒行为，一方面损害了地理标识产品生产者、经营者的利益，另一方面也损害了广阔消费者的利益，给正常正当的市场竞争带来了混乱，因此，研究产品地理标识及品牌的鉴别，对推进地理标识的制度建设和保护品牌效应具有重要意义。 1.2 产品地理标识主要鉴别方法及应用现状 传统地理标识鉴别主要以化学方法为主，往往需要多种化学仪器和试剂，样品需要预处理、操作繁琐和耗时费力。传统化学方法在鉴别过程中大多要破坏原有产品的组织，均属于有损检测[2]，且无法大规模地逐个检测，不适合现代产品鉴别。 鉴于此，无损检测应运而生。无损检测又称非破坏检测，是一种在不破坏被检对象的前提下，利用产品的物理性质对其进行鉴别、检测的方法，是近年来新兴起的一种检测产品品质的高科技手段，既可以鉴别产品，又不会对产品造成伤害，保证了产品的完整性，是一种十分有效的方法。目前对产品进行无损检测所利用的主要技术有：针对产品的光学特性、电学特性、声学特性、力学冲击振动特性、化学特性、机器视觉特性等众多性质进行的各种检测。可预计，未来鉴别、检测的技术开展方向会沿着无损、快速、准确、实时的方向开展[2]。 1.3 近红外光谱分析技术简介 1.3.1近红外光谱分析技术的开展历程 近红外光谱技术〔NIRS〕是一种高效快速的现代分析技术，它综合运用了计算机技术、光谱技术和化学计量学等多个学科的最新研究成果，以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的应用。并已逐渐得到群众的普遍接受和官方的认可。 近红外区域按美国材料检测协会(American Soeiety for Testing and Materials，ASTM)定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。由于缺乏仪器根底，20世纪50年代以前，近红外光谱的研究只限于为数不多的几个实验室中，且没有得到实际应用。直到50年代中后期，随着简易型近红外光谱仪器的出现及Norris等在近红外光谱漫反射技术上所做的大量工作，掀起了近红外光谱应用的一个小高潮，近红外光谱在测定农副产品的品质方面得到广泛应用。到60年代中后期，随着〔中〕红外光谱技术的开展及其在化合物结构表征中所起的巨大作用，使人们冷淡了近红外光谱在分析测试中的应用。在此后约20年的时间里，除在农副产品领域的传统应用之外，近红外光谱技术几乎处于徘徊不前的状态。80年代后期，随着计算机技术的迅速开展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的开展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独有的特点，使人们