A portable NIR-system for mixture powdery food analysis using deep learning

均方误差 偏最小二乘回归 水准点(测量) 人工智能 卷积神经网络 模式识别(心理学) 计算机科学 近红外光谱 特征(语言学) 人工神经网络 相关系数 数学 机器学习 统计 地理 物理 哲学 量子力学 语言学 大地测量学
作者
Lei Zhou,Lehao Tan,Chu Zhang,Nan Zhao,Yong He,Zhengjun Qiu
出处
期刊:Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie [Elsevier BV]
卷期号:153: 112456-112456 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.lwt.2021.112456
摘要

The combination of near-infrared spectroscopy and machine intelligence has been an emerging nondestructive tool for powdery food evaluation. In this research, a novel portable system (defined as NIR-Spoon) was presented for simultaneously evaluating the mixing proportion of multi-mixture powdery food. Convolutional neural networks for multi-regression (CNN-MR) and that for feature selection (CNN-FS) were proposed for spectra processing. Multi-mixture powder samples, which contained one or more components including milk, rice, corn and wheat, were inspected by the NIR-Spoon. Results showed that the partial least squares regression (PLSR) model estimated the proportion of mixture with root mean square error (RMSE) of 0.059 and correlation coefficient (R2) of 0.938. The proposed CNN-MR realized a further improvement comparing to the benchmark PLSR method, with 0.035 for RMSE and 0.976 for R2. The CNN-MR still kept R2 of 0.970 based on 25 features selected by the CNN-FS algorithm. Moreover, the integrated load sensor could convert the proportion to the weight of each component. All hardware and software were integrated on the NIR-Spoon. Overall, the NIR-Spoon provided satisfactory accuracy and user-friendly mobile applications. It also has excellent potential to be extended for inspecting other kinds of food products in future research.

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