본 연구는 초당 2개의 속도로 이송되는 사과를 대상으로 측정된 투과 에너지 스팩트럼 데이터를 이용하여 사과의 당도예측 모델을 개발하기 위해 각종 전처리가 당도 예측 모델의 정밀도에 미치는 영향을 구명하고, 신뢰성이 높은 당도 예측 회귀 모델을 개발하기 위해 수행되었다. 스펙트럼의 산란 보정, 노이즈 감소 등을 위해 1차미분, MSC, SNV, OSC 및 이들 조합으로 구성된 전처리 알고리즘을 프로그래밍하고, 이들 전처리를 스펙트럼데이터에 적용한 결과 특히 MSC SNV에 의해 각 파장에서의 투과에너지와 당도와의 상관관계가 전처리를 하지 않은 경우에 비해 현저히 증가하였다. 각종 전처리를 수행한 후 당도 예측 회귀 모델을 개발하고, 검정한 결과, 전처리 방법에 따라 예측모델의 SEP가 최대 1.265%brix 에서 최소 0.507%brix로 큰 차이를 나타내었다. 이는 SEP를 최소화하기 위해 주어진 스펙트럼 데이터의 특성에 알맞는 전처리 방법이 개발 또는 선택되어야 함을 의미한다. MSC 와 SNV는 예측 정밀도와 밀접한 관계가 있으며, OSC는 PLS의 factor 수와 관계되는 것으로 판단되었다. 1차미분은 오히려 모델의 예측 성능을 저하시키는 것으로 나타났다. 이는 실시간으로 측정된 투과스펙트럼에 상대적으로 노이즈 성분이 많이 포함되어 이들 성분이 미분에 의해 강조된 것으로 판단되었다. 본 연구에 사용된 스펙트럼 데이터의 경우 MSC와 OSC 전처리를 수행한 당도예측모델이 $R^2=0.8823$, SEP=0.5071%brix, bias=0.0327로 가장 우수하였다.
The aim of this study was to investigate the effect of preprocessing the transmitted energy spectrum data on development of a robust model to predict the sugar content in intact apples. The spectrum data were measured from 120 Fuji apple samples conveying at the speed of 2 apples per second. Computer algorithms of preprocessing methods such as MSC, SNV, first derivative, OSC and their combinations were developed and applied to the raw spectrum data set. The results indicated that correlation coefficients between the transmitted energy values at each wavelength and sugar contents of apples were significantly improved by the preprocessing of MSC and SNV in particular as compared with those of no-preprocessing. SEPs of the prediction models showed great difference depending on the preprocessing method of the raw spectrum data, the largest of 1.265%brix and the smallest of 0.507% brix. Such a result means that an appropriate preprocessing method corresponding to the characteristics of the spectrum data set should be found or developed for minimizing the prediction errors. It was observed that MSC and SNV are closely related to prediction accuracy, OSC is to number of PLS factors and the first derivative resulted in decrease of the prediction accuracy. A robust calibration model could be d3eveloped by the combined preprocessing of MSC and OSC, which showed that SEP=0.507%brix, bias=0.0327 and R2=0.8823.
