[發(fā)明專利]一種刺吸電位圖譜（EPG）波形自動(dòng)識(shí)別方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611213717.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN108241840A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳莉莉;邢玉清;潘建斌;閆風(fēng)鳴;盧少華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
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本發(fā)明公開了一種刺吸電位圖譜（EPG）波形自動(dòng)識(shí)別方法，所述方法包括首先對(duì)EPG儀器采集的波形進(jìn)行去噪、分幀預(yù)處理；然后對(duì)EPG信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)特征、時(shí)頻特征和局部特征的提取，構(gòu)建特征向量；再采用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)EPG波形進(jìn)行預(yù)分類識(shí)別；最后采用Arzeno差分閾值法確定EPG波段的分界點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)EPG波形地自動(dòng)識(shí)別。本發(fā)明能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)EPG波形進(jìn)行自動(dòng)分類識(shí)別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物信號(hào)處理和模式識(shí)別技術(shù)，是一種采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)自動(dòng)識(shí)別刺吸電位圖譜（EPG）波形的方法。

背景技術(shù)

刺吸電位圖譜（Electrical Penetration Graph，EPG）技術(shù)是利用電學(xué)原理，研究刺吸式昆蟲在寄主植物上刺探和取食行為的一種技術(shù)。其原型是美國(guó)科學(xué)家McLean和Kinsey (1964) 設(shè)計(jì)的蚜蟲取食監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，之后通過(guò)Schaefers（1986）、Brown和Holbrook（1976）、Tjallingii（1978）等人對(duì)該系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化，最終形成了現(xiàn)在較為成熟和完善的EPG技術(shù)。EPG技術(shù)精確地反映了昆蟲取食過(guò)程中產(chǎn)生的各種變化，為刺吸式昆蟲在寄主專化性、植物的抗性機(jī)制、對(duì)農(nóng)藥的抗性機(jī)理以及傳毒機(jī)制方面的研究提供了技術(shù)和方法。

EPG技術(shù)之所以可以作為研究刺吸式昆蟲取食和傳播植物病毒的重要實(shí)驗(yàn)方法，是因?yàn)镋PG的波形與昆蟲的刺探行為、唾液分泌、取食等生理過(guò)程相對(duì)應(yīng)，可以通過(guò)對(duì)EPG波形的分析認(rèn)識(shí)昆蟲的取食過(guò)程和獲毒、傳毒過(guò)程等。EPG 技術(shù)最早應(yīng)用于蚜蟲取食行為的研究，結(jié)合透射電鏡、同位素示蹤、口針切割等術(shù)，已明確了蚜蟲的8種基本波形及其生物學(xué)意義。這8種波形分別為np波（非刺探波）、A、B、C 波（路徑波）、pd波波（口針穿刺波）、E波（可分為El 波（韌皮部分泌唾液波）和E2 波（韌皮部取食波））、木質(zhì)部取食波( G 波) 和機(jī)械障礙波（F波）。各種波形對(duì)應(yīng)的生物學(xué)意義如下：

（1）np波

np波為電路未接通時(shí)的非刺探波形，此時(shí)蚜蟲口針未刺入植物表皮內(nèi)．產(chǎn)生的波形幾近直線。

（2）A波

A波是蚜蟲口針剛與植物表面接觸時(shí)呈導(dǎo)電狀態(tài)的反映，A波總伴隨著水溶性唾液的分泌。

（3）B波

緊隨A波之后出現(xiàn)，峰值較高，B波都伴隨著凝膠型唾液的分泌，凝膠型唾液能形成保護(hù)口針的唾液鞘，此時(shí)蚜蟲的口針位于表皮及薄壁組織內(nèi)。

（4）C波

B波之后C波出現(xiàn)，二者沒(méi)有截然的界限，C波是EPG波中最復(fù)雜的波形。C波階段蚜蟲的口針位于表皮與微管束之間，反映的是胞外電勢(shì)水平。在判讀中，一般將一些不能明確區(qū)分的波也歸入C波，統(tǒng)計(jì)時(shí)A波，B波也歸入C波。

（5）pd波

pd波的波幅變化幅度為-180 ~ -60mV，pd波反映了蚜蟲口針刺破細(xì)胞膜時(shí)所測(cè)的膜內(nèi)外電位差。

（6）E波

E波反映了口針刺探韌皮部篩管的過(guò)程。E波可以分為E1(2~4 Hz)、E2(4~7Hz)兩個(gè)亞波和二者的混合波，E1為主動(dòng)分泌水溶性唾液到篩管中的過(guò)程，E2為蚜蟲從篩管中被動(dòng)吸收韌皮部汁液的過(guò)程。

（7）F波

F波是口針在細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)穿刺過(guò)程受阻產(chǎn)生的機(jī)械障礙波， F波與寄主植物的機(jī)械抗性關(guān)系密切。

（8）G波

G波也是一種胞外水平的波形，波峰向下，G波是昆蟲在木質(zhì)部主動(dòng)吸食的波形。