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Détermination de la maturité des avocats Hass par imagerie hyperspectrale

Girod, Denis (2008). Détermination de la maturité des avocats Hass par imagerie hyperspectrale. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La maturité de l'avocat est établie habituellement en mesurant son contenu en matière sèche, un processus long et destructif. Le but de cette étude est d'introduire une technique rapide et non destructrice pour estimer le taux de matière sèche de ce fruit tropical.

Des avocats de la variété « Hass » à différents stades de maturité et différentes couleurs de peau ont été analysés par imagerie hyperspectrale en mode réflectance et absorbance. La plage des taux de matière sèche s'étend de 19.8% à 42.5%. Les données hyperspectrales consistent en des spectres moyennes d'une zone du iruit acquis dans le visible et proche infrarouge (de 400nm à lOOOnm), pour un total de 163 bandes spectrales distinctes.

La relation entre les spectres et les taux de matière sèche a été établie grâce à des techniques d'analyse chimiométrique, notamment la régression des moindres carrés partiels (PLS). Les statistiques de calibration et validation comme le coefficient de détermination (R^), et l'erreur quadratique moyenne de prédiction (RMSEP) ont été utilisés afin de comparer les capacités de prédiction des différents modèles. Les résultats des modélisations PLS portant sur plusieurs randomisations de la base de données, en utilisant le spectre dans son ensemble, donnent un R^ de 0.86 avec une erreur moyenne RMSEP de 2.45 en mode réflectance, ainsi qu'un R- moyen de 0.94 avec une erreur RMSEP moyenne de 1.59 pour le mode absorbance. Cela indique que des modèles raisormablement précis (R^>0.8) peuvent être obtenus pour l'évaluation du taux de matière sèche avec le spectre dans son entier.

Cette étude montre également que les concepts de réducfion de bandes spectrales peuvent être appliqués à ce sujet. Partant de 163 bandes spectrales, le taux de matière sèche a pu être prédit avec les mêmes performances en utilisant 10%) des bandes initiales (16 bandes).

Par conséquent cette étude démontre la faisabilité d'utiliser l'imagerie hyperspectrale dans le domaine du visible et proche infrarouge en mode absorbance, dans le but de détemiiner des propriétés physicochimiques, le taux de matière sèche dans notre étude, des avocats Hass de manière non destructive. En outre, cette étude donne des indices permettant de déterminer quelles bandes spectrales semblent être pertinentes à cette fin.

Titre traduit

Predicting fruit maturity of hass avocado using hyperspectral imagery

Résumé traduit

The maturity of avocado fruit is usually assessed by measuring its dry matter content (DM), a destructive and time consuming process. The aim of this study is to introduce a quick and non-destructive technique that can estimate the dry matter content of an avocado fruit.

'Hass' avocado fruits at different maturity stages and varying skin fruit color were content analyzed by hyperspectral imaging in reflectance and absorbance modes. The dry matter ranged from 19.8% to 42.5%. The hyperspectral data consist of mean spectra of avocados in the visible and near infrared regions, from 400nm to lOOOnm, for a total of 163 different spectral bands.

Relationship between spectral wavelengths and dry matter content were carried out using a chemometric partial least squares (PLS) régression technique. Calibration and validation statistics, such as correlation coefficient (R2) and prediction error (RMSEP) were used as means of comparing the predictive accuracies of the different models. The results of PLS modeling, over several different randomizations of the database, with full cross validation methods using the entire spectral range, resulted in a mean R2 of 0.86 with a mean RMSEP of 2.45 in reflectance mode, and a mean R2 of 0.94 with a mean RMSEP of 1.59 for the absorbance mode. This indicates that reasonably accurate models (R2>0.8) could be obtained for DM content with the entire spectral range.

Also this study shows that wavelengths reduction can be applied to the problem. Starting with 163 spectral bands, the dry matter could be predicted with identical performances using 10% of the inifial wavelengths (16 spectral bands).

Thus the study demonstrates the feasibility of using visible, near infrared region hyperspectral imaging in absorbance mode in order to determine a physicochemical property, namely dry matter content, of 'Hass' avocados in a non-destructive way. Furthermore it gives some dues about which spectral bands could be useful to this end.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la production automatisée". Bibliogr : f. [152]-158.
Mots-clés libres: avocat, bande, destructeur, fruit, hass, hyperspectral, imagerie, matiere, maturite, non sec, spectral, technique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Landry, Jacques-André
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 09 août 2010 14:34
Dernière modification: 16 déc. 2016 22:52
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/137

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