[發明專利]基于太赫茲成像技術的香椿中農殘的定性檢測方法

在審

• 申請號: 202010480423.3
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111812058A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 聶鵬程;瞿芳芳;陳卓怡;張慧;藺磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學山東工業技術研究院;山東求是農創農業科技發展有限公司
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/3586;G01N21/3581;G06K9/32;G06N3/04;G06N3/08;G06K9/62
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽

本發明公開了基于太赫茲成像技術的香椿中農殘的定性檢測方法，包括以下步驟：（1）對8類含有BZM農藥的香椿葉片樣本進行太赫茲成像；（2）從太赫茲成像中提取8類吸收光譜和背景光譜;（3）將得到的9類太赫茲光譜數據劃分為訓練數據集和測試數據集；利用訓練數據集構建，對深度卷積神經網絡進行訓練生成香椿葉片圖像的訓練模型；將測試數據集中的測試樣本輸入香椿葉片圖像的訓練模型，判斷該香椿葉片上農藥殘留的類型，以生成測試結果；根據測試結果迭代更新香椿葉片圖像的訓練模型以獲得香椿葉片圖像的識別模型；（4）利用建立的識別模型對待測香椿葉片上的農藥殘留進行圖像可視化，顯示葉片上的農藥殘留類型及分布情況。

技術領域

本發明涉及植物檢測領域，更具體的說，它涉及基于太赫茲成像技術的香椿中農殘的定性檢測方法。

背景技術

下面的背景技術用于幫助讀者理解本發明，而不能被認為是現有技術。

香椿是一種富含蛋白質、鈣和維生素C的高營養價值的蔬菜。BZM農藥如苯菌靈（Benomyl, BNL）、多菌靈（Carbendazim, BCM）和噻菌靈（Thiabendazole, TBZ）等廣泛用于農業殺蟲劑和殺菌劑，以控制寄生蟲感染和作物疾病，可用于防治植物的白粉病、葉銹病和枯萎病等。在農業生產活動中，過度使用、濫用與混合使用多種農藥的現象屢禁不止，不僅對人類健康有潛在危害，并且對環境和生態系統也有潛在危害。尤其是對多種農藥殘留的檢測提出了實際挑戰。

傳統的HPLC、GC-MS和LC-MS等常規實驗室分析方法已被廣泛用于農產品基質中農藥多殘留的檢測。這些技術同時提供不同類型農藥殘留的高通量分析，并且檢測結果非常精準。但是這些方法對樣本的預處理過程復雜且耗時耗力；傳統的光譜測定法，包括可見-近紅外、紫外、熒光和高光譜成像等，也被用于檢測農產品基質中的農藥殘留。雖然該類方法具有快速的和對樣本非破壞性的優勢，但是對于多組分農藥殘留檢測的準確度和靈敏度相對較低。

太赫茲光譜和成像技術可以作為一種新的檢測方法的一部分，具有寬帶性、穿透性和指紋吸收等優點。各種農藥的太赫茲吸收峰可以作為獨特的特征來區分混合物中的每種分析物，從而使識別多種農藥成為可能。太赫茲輻射的低能量水平不會對生物構成任何已知的危險，這使得太赫茲成像成為在生物應用中的一種強大而安全的技術。此外，所采集的太赫茲光譜或成像數據非常豐富，不僅包括時域、頻域和振幅信息，而且還包括使用其他光學技術無法獲得的相位信息。農藥分子的太赫茲指紋圖譜為目標農藥的分類和鑒定提供特征信息。基于太赫茲技術的農產品中農藥殘留檢測需要綜合太赫茲指紋圖譜和機器學習的數據分析結果。與傳統方法相比，深度學習算法是一種強大的工具，能夠在高度抽象的層次上更好地洞察復雜的數據特征。

但目前還沒有使用太赫茲成像技術進行香椿中農殘尤其是多組份混合農殘檢測的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供香椿中農藥殘留的快速檢測方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于太赫茲成像技術的香椿中農殘的定性檢測方法，包括以下步驟：

（1）對8類香椿葉片樣本進行太赫茲成像；所述的8類香椿葉片樣本分別為：作為空白對照的香椿葉片，含有BNL殘留的香椿葉片，含有BCM殘留的香椿葉片，含有TBZ殘留的香椿葉片，含有BNL和BCM殘留的香椿葉片，含有BNL和TBZ殘留的香椿葉片，含有BCM和TBZ的香椿葉片，含有BNL、BCM和TBZ的香椿葉片；

（2）太赫茲成像中葉片光譜數據提取