[發(fā)明專利]一種基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法

在審

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• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108872143A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁琨;丁靜;羅慧;劉澤宇;徐劍宏;錢筱琳
• 申請（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 李德濺;徐冬濤

1.一種基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法，其特征在于：該檢測方法步驟如下：

a、樣品獲取：從待檢測小麥中選取樣品，并將樣品放置在密封袋中標(biāo)記編號；

b、樣品制備：去除樣品小麥籽粒中的雜物并使得小麥籽粒的含水量處于12%-13%之間，之后每個樣品取等質(zhì)量的小麥籽粒進(jìn)行研磨，將研磨獲得的麥粉樣品放入培養(yǎng)皿中等待光譜采集；

c、光譜采集：采用海洋光學(xué)Nirquest512便攜式光譜儀對麥粉樣品進(jìn)行掃描，獲得麥粉樣品的近紅外光譜曲線；

d、數(shù)據(jù)處理：剔除反射率大于100%的異常樣本和波長為900nm-1700nm之外的數(shù)據(jù)，之后根據(jù)樣本數(shù)據(jù)挑選一部分作為建模樣本、剩余的部分作為預(yù)測樣本，對建模樣本和預(yù)測樣本進(jìn)行建模預(yù)測、或者先對建模樣本和預(yù)測樣本采用連續(xù)投影法進(jìn)行特征波段提取后再進(jìn)行建模預(yù)測；

e、建模預(yù)測：采用特征波段-支持向量機(jī)模型和/或全波段-偏最小二乘法確定樣本的DON濃度并分級。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法，其特征在于：所述步驟（a）中的樣品指的是來自同一年份、同一地區(qū)、同一品種的小麥籽粒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法，其特征在于：所述步驟（b）中的樣品制備過程采用PM8188A谷物水分測定儀檢測每個密封袋中的小麥含水量，并采用自然晾曬的方式使得小麥籽粒的含水量處于12%-13%之間；并將等質(zhì)量的小麥籽粒放入磨粉機(jī)中研磨，研磨獲得的麥粉樣品能夠全部通過20目篩。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法，其特征在于：所述步驟（b）中的麥粉樣品放入培養(yǎng)皿后蓋上稱量紙起隔離作用，再用塑料平板將培養(yǎng)皿中的麥粉樣品壓平使得麥粉樣品的表面高度與培養(yǎng)皿的上沿邊緣齊平。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法，其特征在于：所述步驟（c）中的光譜儀采集麥粉樣品光譜數(shù)據(jù)之前先采集黑幀，打開光源預(yù)熱后采集白幀，采集麥粉樣品光譜數(shù)據(jù)時要保證探頭距白板表面的距離與探頭距麥粉表面的距離相等；且光譜儀掃描麥粉樣品時的參數(shù)設(shè)置如下：積分時間為350mm、掃描次數(shù)為5次、采用3點平滑并進(jìn)行非線性校正。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法，其特征在于：所述步驟（d）中的建模樣本和預(yù)測樣本確定后，對建模樣本和預(yù)測樣本的原始光譜數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以減少光譜儀中的噪聲干擾導(dǎo)致麥粉表面散射而引起的光譜誤差。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法，其特征在于：所述步驟（e）中的全波段-偏最小二乘法模型采用十折交叉的方法確定最佳主成分個數(shù)；所述步驟（e）中的特征波段-支持向量機(jī)模型選擇徑向基（RBF）函數(shù)作為模型核函數(shù)、使用十折交叉驗證的方法確定最佳懲罰參數(shù)c和最佳核函數(shù)參數(shù)g。

8.一種如權(quán)利要求1-7所述的基于近紅外光譜的小麥感染赤霉病等級檢測方法采用的在線檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的系統(tǒng)包括樣品臺（13），樣品臺（13）的正上方設(shè)有Y型光纖（11）且Y型光纖（11）的探頭正對樣品臺（13）設(shè)置，探頭通過Y型光纖（11）的照明光纖與近紅外光源（9）相連且通過Y型光纖（11）的探測光纖與光譜儀（10）相連，近紅外光源（9）和光譜儀（10）分別通過線路與主控模塊（7）相連接，且主控模塊（7）通過線路分別與觸摸顯示屏（8）和信息傳輸模塊（14）相連，且主控模塊（7）能夠通過信息傳輸模塊（14）與信息集中平臺相連。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在線檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的Y型光纖（11）和樣品臺（13）設(shè)置在樣品采集室（6）中，樣品采集室（6）位于箱體（1）的右下角；所述Y型光纖（11）的探頭固定在支架（12）上且使得探頭的下端距離樣品臺（13）上的樣品間距為定值。