[發明專利]基于高光譜成像技術檢測花生中蔗糖含量分布的方法

有效

• 申請號: 201510543208.2
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105181606B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 王強;劉紅芝;于宏威;石愛民;劉麗;胡暉;瑞哈曼米茲比瑞
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農產品加工研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

1.一種基于高光譜成像技術建立花生中蔗糖含量分布定量模型的方法，該方法包括以下步驟：

1.1收集具有代表性的花生樣品，用高光譜儀掃描獲得花生樣品中每個像素點在各波長下的圖像信息，得到花生樣品的原始高光譜三維圖像；

1.2對所述花生樣品的原始高光譜三維圖像進行校正和背景刪除后，提取花生樣品圖像平均光譜；

1.3對所述花生樣品圖像平均光譜進行標準正態變量變換結合去趨勢預處理；

1.4采用常規方法檢測所述花生樣品的蔗糖含量，得到花生樣品的蔗糖含量；

1.5將所述花生樣品作為校正集，以所述校正集所述預處理后的平均光譜為自變量，以所述花生樣品的蔗糖含量為因變量，通過偏最小二乘法建立所述校正集自變量和因變量的偏最小二乘法回歸模型；利用留一法進行驗證；

1.6根據所述校正集偏最小二乘法回歸模型的回歸系數，選擇對所述回歸模型貢獻率絕對值最大的波長為特征波長；并通過偏最小二乘法建立校正集花生中蔗糖含量分布定量模型；利用留一法進行驗證；

步驟1.6中所述特征波長分別為：964nm、1017nm、1067nm、1170nm、1200nm、1233nm、1293nm、1420nm、1457nm、1634nm；所建立的花生中蔗糖含量分布定量模型如下：

Y_sucrose＝8.119+12.657R_964nm–30.076R_1017nm+12.958R_1067nm+11.679R_1170nm+8.918R_1200nm–21.432R_1233nm–47.142R_1293nm+16.914R_1420nm–30.055R_1457nm–64.920R_1634nm

其中，Y_sucrose為花生樣品的蔗糖含量，R_964nm、R_1017nm、R_1067nm、R_1170nm、R_1200nm、R_1233nm、R_1293nm、R_1420nm、R_1457nm、R_1634nm分別為花生樣品在特征波長964nm、1017nm、1067nm、1170nm、1200nm、1233nm、1293nm、1420nm、1457nm、1634nm處經過預處理后的光譜反射值。

2.根據權利要求1所述建立花生中蔗糖含量分布定量模型的方法，其特征在于，所述高光譜儀掃描的波長范圍為900-1700nm，掃描方式為線掃描。

3.根據權利要求1所述建立花生中蔗糖含量分布定量模型的方法，其特征在于，所述校正是對所述花生樣品的原始高光譜三維圖像I_raw進行黑白校正，具體方法為對反射率為99％的標準校正板進行采集，得到全白的標定圖像I_white，然后關閉鏡頭采集，得到全黑標定圖像I_dark，根據下述公式計算校正后圖像I_norm：

4.根據權利要求1所述建立花生中蔗糖含量分布定量模型的方法，其特征在于，所述背景刪除具體步驟為：采用主成分分析，確定背景與花生的邊界，刪除背景，得到花生樣品圖像。

5.根據權利要求1所述建立花生中蔗糖含量分布定量模型的方法，其特征在于，步驟1.4中所述檢測花生樣品的蔗糖含量方法根據GB/T22221-2008進行。

6.根據權利要求1所述建立花生中蔗糖含量分布定量模型的方法，其特征在于，所述留一法是指每次留取一個花生樣品作為驗證，余下的n-1個花生樣品建立驗證模型，用所述驗證模型對所述留取的這一個花生樣品進行驗證，重復上述的過程，直到對所有花生樣品都進行驗證。