[發明專利]一種基于近紅外光光譜特征的動物骨質識別方法及系統

在審

• 申請號: 202010971813.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112101459A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 劉洋洋;孟琳;焦良葆
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

1.一種基于近紅外光光譜特征的動物骨質識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲得不同動物的若干組骨質近紅外光譜數據D；

S2、對S1中骨質近紅外光譜數據D進行數據預處理：對骨質近紅外光譜數據D進行頻域變換，進而提取骨質近紅外光譜特征S；

S3、構建并訓練動物判別函數分類器：將所述骨質近紅外光譜特征S作為待測樣本，構建和訓練動物判別函數分類器，根據動物類別對動物判別函數分類器輸出的識別結果進行校驗，準確率達到閾值后，動物判別函數分類器訓練完成；

S4、獲取待識別的動物骨質的識別結果：對待識別的動物骨質進行處理，獲取其骨質近紅外光譜數據，提取其骨質近紅外光譜特征后輸入到動物判別函數分類器，獲取識別結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于近紅外光光譜特征的動物骨質識別方法，其特征在于，所述步驟S1中，不同動物的若干組骨質近紅外光譜數據D具體包括：每一組骨質近紅外光譜數據D_i，包括骨密質光譜數據和骨疏質光譜數據，骨密質光譜數據包括骨密質上若干點的數據，骨疏質光譜數據包括骨疏質上若干點的數據。

3.根據權利要求1所述的一種基于近紅外光光譜特征的動物骨質識別方法，其特征在于，在進行所述S2中數據預處理前，將骨質近紅外光譜數據D進行歸一化處理。

4.根據權利要求1所述的一種基于近紅外光光譜特征的動物骨質識別方法，其特征在于，所述S2中骨質近紅外光譜特征S包括骨疏質第一光譜斜率特征、骨疏質第二光譜斜率特征以及骨密質第一光譜斜率特征、骨密質第二光譜斜率特征；其中所述骨疏質第一光譜斜率特征和骨密質第一光譜斜率特征為近紅外光譜范圍450nm至600nm內的斜率特征，骨疏質第二光譜斜率特征和骨密質第二光譜斜率特征為近紅外光譜范圍700nm至850nm內的斜率特征。

5.根據權利要求1所述的一種基于近紅外光光譜特征的動物骨質識別方法，其特征在于，所述步驟S3中構建動物判別函數分類器的具體過程為：構建動物種類識別線性分類器作為動物判別函數分類器，所述動物判別函數分類器中，選取馬氏距離d作為判別準則，計算待測樣本X到各類中心的馬氏距離d，判別式如下：

d(X，ω_i)＜d(X，ω_p)

其中，d(X，ω_i)為待測樣本X到第ω_i類中心的馬氏距離d；d(X，ω_p)為待測樣本X到第ω_p類中心的馬氏距離d；p＝1，2，...，M，M為動物類別總數；i不等于p，若滿足所述判別式，則X到第ω_i類中心最近，X∈ω_i。

6.根據權利要求5所述的一種基于近紅外光光譜特征的動物骨質識別方法，其特征在于：所述馬氏距離計算如下：

假設待測樣本中有M種動物類別：ω₁，ω₂，...，ω_M；每個類別有n個樣本，共有N個樣本，第ω_i類表示為對于某個待測樣本X＝(x₁，x₂，x₃，...，x_n)，計算該樣本到訓練集里每個類中心的馬氏距離為：

其中，為第ω_i類的類中心，S為全體樣本的協方差。