[發(fā)明專利]一種在線高速無損自動(dòng)分揀單倍體玉米籽粒的裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810092565.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN110090809A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁洪福;劉洪輝;龐立波;胡愛琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西派特（北京）科技有限公司
• 主分類號(hào): B07C5/02
• 分類號(hào): B07C5/02;B07C5/342;G06K9/00
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本發(fā)明公布了一種基于近紅外光譜的高速無損自動(dòng)分揀單倍體玉米粒的裝置，該裝置主要包括喂料器、傳送帶、光譜檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)，下料斗、單倍體和多倍體玉米籽粒收料盒。將待分揀玉米籽粒放入喂料器，自動(dòng)排列成一隊(duì)，送入在線光譜采集視野，高速采集光譜數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中已存的單倍體和多倍體玉米籽粒判別模型對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，并將判別結(jié)果提交給分揀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)玉米籽粒的自動(dòng)高速無損分揀。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分揀單倍體玉米籽粒的裝置，特別涉及一種基于近紅外在線高速無損自動(dòng)分揀單倍體玉米籽粒的裝置，屬于玉米育種和快速檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

單倍體是由具有配子染色體數(shù)目的個(gè)體、組織或細(xì)胞分化、生長(zhǎng)出的植株，其植株體細(xì)胞染色體數(shù)目為親本細(xì)胞染色體數(shù)目的一半。利用單倍體技術(shù)獲得純系進(jìn)而選育自交系，可加快選育進(jìn)程、提高選育效率，是現(xiàn)代植物育種中快速、高效的方法之一。玉米單倍體植株由單倍體玉米籽粒發(fā)育而來，單倍體籽粒是通過孤雌生殖誘導(dǎo)系誘導(dǎo)得到，而不同誘導(dǎo)系之間的誘導(dǎo)率差異明顯，高的可達(dá)15%，而低的只有1%，所以從多倍體籽粒中快速無損識(shí)別單倍體籽粒成為單倍體育種技術(shù)的關(guān)鍵。

目前，玉米單倍體分選依靠人工識(shí)別和手動(dòng)分選，分選效率很低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)種植。多年來，玉米單倍體籽粒分選技術(shù)一直是玉米育種領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。主要研究包括計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、核磁共振技術(shù)和近紅外光譜技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)利用單倍體和多倍體顏色的差異進(jìn)行色選，將種子放在移動(dòng)的傳送帶上，采集種子圖像，進(jìn)行圖像處理，根據(jù)玉米籽粒胚部及胚乳頂部糊粉層的顏色特征進(jìn)行單倍體籽粒的判斷，最后使用機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行分選，分選速度可達(dá)500粒/min，分選成功率大于80%，但該系統(tǒng)要求籽粒胚面朝上，同時(shí)對(duì)色素基因表達(dá)較弱、傳送過程中籽粒翻滾、光照形成的陰影以及種子表面污損都會(huì)產(chǎn)生誤差，也不能區(qū)分單倍體和花粉污染籽粒；核磁共振自動(dòng)識(shí)別分揀系統(tǒng)利用高油誘導(dǎo)系誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體和多倍體之間含油量的差異進(jìn)行分選，該系統(tǒng)的平均速度為4s/粒，準(zhǔn)確率為92.3%，但該系統(tǒng)僅適用于高油誘導(dǎo)系的種類，而且核磁設(shè)備昂貴，分選速度偏很低，不適合規(guī)模育種生產(chǎn)；近紅外光譜結(jié)合模式識(shí)別，每粒玉米種子需多次掃描，時(shí)間約為1.0-1.3min，單倍體識(shí)別正確率為85%，多倍體識(shí)別正確率為100%，該方法僅限于實(shí)驗(yàn)室研究階段，單個(gè)玉米籽粒光譜采集時(shí)間過長(zhǎng)，無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。因此，玉米育種領(lǐng)域迫切需要研究一種適合大規(guī)模生產(chǎn)需求的快速、無損、準(zhǔn)確的自動(dòng)分選技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決玉米育種領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)需求，本發(fā)明公布一種高速無損自動(dòng)分揀單倍體玉米籽粒的裝置。將待分揀玉米籽粒放入喂料器，自動(dòng)排列成一隊(duì)，送入在線光譜采集視野，高速采集光譜數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中已存的單倍體和多倍體玉米籽粒判別模型對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，并將判別結(jié)果提交給自動(dòng)分揀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)玉米籽粒的自動(dòng)高速無損分揀。

一種在線高速無損自動(dòng)分揀單倍體玉米籽粒的裝置，其特征在于，該裝置主要包括：喂料器、傳送帶、光譜檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)、下料斗、單倍體玉米籽粒收料盒和多倍體玉米籽粒收料盒。

分揀步驟具體如下：

1）將混合玉米籽粒放入喂料器，依靠振篩原理將單粒玉米籽粒震落在傳送帶上，前后依次排成首尾相接隊(duì)形，隨傳送帶運(yùn)動(dòng)；

2）傳送帶將玉米籽粒逐一送入在線自動(dòng)分揀裝置的光譜檢測(cè)視場(chǎng)，由光源發(fā)出的光，照射玉米籽粒后產(chǎn)生漫反射或散射光或透射光，由光纖將漫反射或散射光收集后進(jìn)入光譜儀中的單色器，單色器分光后，送入檢測(cè)器檢測(cè)到樣品的分子光譜；

3）將采集的光譜送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，選用合適的光譜預(yù)處理方法去除光譜噪聲，將預(yù)處理后的光譜代入單倍體玉米籽粒識(shí)別模型進(jìn)行單倍體和多倍體識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果送入在線自動(dòng)分揀裝置中的分揀系統(tǒng)；