食品科学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (5): 324-334.doi: 10.7506/spkx1002-6630-20250914-104
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李子豪,刘羽烔,王树桐,李波
LI Zihao, LIU Yutong, WANG Shutong, LI Bo
摘要: 为实现苹果表面戊唑醇异常残留的精准、无损检测,本研究提出一种融合高光谱成像与可解释机器学习的方法。以富士苹果为研究对象,对其表面施以不同质量浓度的戊唑醇处理,采集高光谱图像并提取感兴趣区域的平均光谱。系统比较多种预处理方法结合多种机器学习模型的分类性能,确认二阶导数(second derivative,2D)为最佳预处理方法。利用变量投影重要性、连续投影算法和结合夏普利加性解释(SHapley Additive exPlanations,SHAP)分析的递归特征添加(recursive feature addition,RFA)算法进行特征波长筛选,分别基于全波段与特征波段建立支持向量机(support vector machine,SVM)与偏最小二乘判别分析模型,并借助SHAP分析对最优模型进行特征贡献解析。实验结果表明,经2D预处理后结合SHAP分析的RFA算法所构建的SVM模型(2D-SHAP-RFA-SVM)性能最优,仅使用51 个特征波长实现在训练集和测试集的分类准确率分别达到94.99%、94.87%。SHAP分析进一步揭示了562.5、728.1 nm等关键波长对不同残留等级分类的贡献方向与程度,增强了模型决策过程的透明度。本研究不仅为实现苹果表面戊唑醇异常残留的精准、无损检测提供了有效方法,所筛选的特征波长子集为模型优化及专用传感器设计提供理论依据。
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