[發(fā)明專(zhuān)利]基于高光譜成像技術(shù)檢測(cè)花生中蔗糖含量分布的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510543208.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105181606B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng);劉紅芝;于宏威;石愛(ài)民;劉麗;胡暉;瑞哈曼米茲比瑞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/25
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/25
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

本發(fā)明提供了基于高光譜成像技術(shù)檢測(cè)花生中蔗糖含量分布的方法，包括：采集花生樣品在特征波長(zhǎng)處的光譜圖像，將特征波長(zhǎng)處經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的光譜反射值，輸入花生蔗糖含量分布定量模型，得到花生樣品蔗糖含量分布。本發(fā)明還提供建立花生中蔗糖含量分布定量模型的方法，包括采集花生高光譜圖像，并利用常規(guī)方法測(cè)定其蔗糖含量；高光譜圖像經(jīng)過(guò)圖像校正與背景刪除，提取平均光譜；以預(yù)處理后平均光譜為自變量，以蔗糖含量為因變量，建立全波段蔗糖含量的回歸模型，在此基礎(chǔ)上利用回歸系數(shù)，確定特征波長(zhǎng)，建立并驗(yàn)證所述定量模型。本發(fā)明快速簡(jiǎn)便，效率高，不破壞樣品，不使用任何化學(xué)試劑，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了花生蔗糖含量的可視化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測(cè)花生中蔗糖含量的方法，具體地說(shuō)，涉及基于高光譜成像技術(shù)檢測(cè)花生中蔗糖含量分布的方法。

背景技術(shù)

花生中包含多種營(yíng)養(yǎng)素成分，如蛋白質(zhì)，脂肪和碳水化合物。在碳水化合物中，蔗糖是最要的糖之一，生花生的甜味主要來(lái)源于蔗糖；烘烤花生的特有風(fēng)味是蔗糖水解后與游離氨基酸在花生烘烤過(guò)程中由美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的。因此，花生中蔗糖含量的高低直接影響花生制品的口味品質(zhì)。傳統(tǒng)測(cè)定花生中蔗糖的方法包括：高效液相色譜法和酸水解法，但這些方法存在分析速度慢，操作步驟繁瑣，成本高破壞性強(qiáng)，使用試劑污染環(huán)境等缺點(diǎn)。因此，急需尋找一種快速，非破壞性的方法為花生蔗糖含量的測(cè)定提供依據(jù)。

高光譜成像技術(shù)結(jié)合了光譜學(xué)和成像技術(shù)，是一門(mén)新興的快速，無(wú)損檢測(cè)方法。高光譜圖像是由一系列連續(xù)的波段圖像組成的三維圖像數(shù)據(jù)塊，其具有某個(gè)特定波長(zhǎng)下的圖像信息，并且針對(duì)平面內(nèi)某個(gè)特定像素又具有不同波長(zhǎng)下的光譜信息。其原理是利用花生蔗糖中CH、OH等基團(tuán)在近紅外光譜區(qū)的光譜吸收特性，確定光譜與蔗糖含量之間的定量關(guān)系，從而預(yù)測(cè)花生中蔗糖含量和分布。

中國(guó)專(zhuān)利CN102621077A公布了高光譜反射圖像采集系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的玉米種子純度無(wú)損檢測(cè)方法；中國(guó)專(zhuān)利CN1995987公布了基于高光譜圖像技術(shù)的農(nóng)畜產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)方法及裝置；中國(guó)專(zhuān)利CN 103636315A公布了一種基于高光譜的種子發(fā)芽率在線(xiàn)檢測(cè)裝置及方法。以上發(fā)明采用高光譜圖像技術(shù)檢測(cè)產(chǎn)品指標(biāo)，避免了傳統(tǒng)方法的局限性。但研究主要集中在種子純度方面，經(jīng)檢索，到目前為止，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有用高光譜成像技術(shù)檢測(cè)花生蔗糖含量分布的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供基于高光譜成像技術(shù)檢測(cè)花生中蔗糖含量分布的方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明第一方面是提供一種基于高光譜成像技術(shù)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(gè)像素點(diǎn)在各波長(zhǎng)下的圖像信息，得到花生樣品的原始高光譜三維圖像；

優(yōu)選地，所述高光譜儀掃描的波長(zhǎng)范圍為900-1700nm，掃描方式為線(xiàn)掃描；

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

優(yōu)選地，所述校正是對(duì)指對(duì)所述花生樣品的原始高光譜三維圖像I_raw進(jìn)行黑白校正，具體方法為對(duì)反射率為99％的標(biāo)準(zhǔn)校正板進(jìn)行采集，得到全白的標(biāo)定圖像I_white，然后關(guān)閉鏡頭采集，得到全黑標(biāo)定圖像I_dark，根據(jù)下述公式計(jì)算校正后圖像I_norm：

優(yōu)選地，所述背景刪除具體步驟為：采用主成分分析，確定背景與原料的邊界，刪除背景，得到花生樣品圖像；

1.3對(duì)所述花生樣品圖像平均光譜進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換結(jié)合去趨勢(shì)預(yù)處理；

1.4采用常規(guī)方法檢測(cè)所述花生樣品的蔗糖含量，得到花生樣品的蔗糖含量；