[發(fā)明專利]一種基于近紅外光光譜特征的動(dòng)物骨質(zhì)識(shí)別方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010971813.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112101459A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋洋;孟琳;焦良葆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 南京睿之博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于近紅外光光譜特征的動(dòng)物骨質(zhì)識(shí)別方法及系統(tǒng)，應(yīng)用于動(dòng)物骨骼組織檢測(cè)領(lǐng)域，方法包括：獲得不同動(dòng)物的骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)；對(duì)骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，提取骨質(zhì)近紅外光譜特征；將所述骨質(zhì)近紅外光譜特征作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，構(gòu)建和訓(xùn)練動(dòng)物判別函數(shù)分類器，根據(jù)已知的動(dòng)物類別對(duì)動(dòng)物判別函數(shù)分類器輸出的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，準(zhǔn)確率達(dá)到閾值后，動(dòng)物判別函數(shù)分類器訓(xùn)練完成；對(duì)待識(shí)別的動(dòng)物骨質(zhì)進(jìn)行處理，獲取其骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)，并輸入到動(dòng)物判別函數(shù)分類器，獲取識(shí)別結(jié)果。本發(fā)明建立了動(dòng)物種類和骨質(zhì)近紅外光譜特征的關(guān)聯(lián)，可通過(guò)測(cè)量骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)而判斷出所測(cè)骨質(zhì)的所屬來(lái)源動(dòng)物種類，識(shí)別成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)物骨骼組織檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于近紅外光光譜特征的動(dòng)物骨質(zhì)識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近紅外光譜技術(shù)具有分析速度快、分析效率高、分析成本低、測(cè)試重現(xiàn)性好、光譜測(cè)量方便、便于實(shí)現(xiàn)在線分析、可實(shí)現(xiàn)無(wú)損分析和在體實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用。已有研究表明，近紅外光譜技術(shù)可應(yīng)用于椎骨組織的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)術(shù)中骨組織的實(shí)時(shí)定位和識(shí)別。利用近紅外光譜技術(shù)可實(shí)現(xiàn)骨組織近紅外光譜的實(shí)時(shí)測(cè)量，光纖光譜儀和光纖等測(cè)量設(shè)備價(jià)格低廉、體積小巧且便于操作。

目前還少有基于骨組織的動(dòng)物類別檢測(cè)，基于近紅外光譜特征的動(dòng)物種類識(shí)別方法具有重要意義?，F(xiàn)有方案中，對(duì)于豬骨、牛骨等動(dòng)物骨骼的判定主要靠經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)骨組織外形切割差不多時(shí)，這種判定方法會(huì)存在誤差。另外，基于骨組織成分檢測(cè)具有可靠性，但是這種方法檢測(cè)過(guò)程繁瑣、價(jià)格昂貴，難以滿足大批量樣品的低成本方便檢測(cè)。

目前尚沒(méi)有有效的基于近紅外光光譜特征的牛骨、豬骨識(shí)別方法或裝置。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)物骨骼檢測(cè)過(guò)程繁瑣、成本高的缺陷，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于近紅外光光譜特征的動(dòng)物骨質(zhì)識(shí)別方法及系統(tǒng)，在方法中建立了動(dòng)物種類和骨質(zhì)近紅外光譜特征的關(guān)聯(lián)，可通過(guò)測(cè)量骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)而判斷出所測(cè)骨質(zhì)的所屬來(lái)源動(dòng)物種類，識(shí)別成本低。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種基于近紅外光光譜特征的動(dòng)物骨質(zhì)識(shí)別方法，包括以下步驟：

S1、獲得已知不同動(dòng)物的若干組骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)D；

S2、對(duì)S1中骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)D進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，對(duì)骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)D進(jìn)行頻域變換，進(jìn)而提取骨質(zhì)近紅外光譜特征S；

S3、構(gòu)建并訓(xùn)練動(dòng)物判別函數(shù)分類器：將所述骨質(zhì)近紅外光譜特征S作為待測(cè)樣本，具體而言，將所述骨質(zhì)近紅外光譜特征S中80％作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，20％作為測(cè)試數(shù)據(jù)，構(gòu)建和訓(xùn)練動(dòng)物判別函數(shù)分類器，根據(jù)動(dòng)物類別對(duì)動(dòng)物判別函數(shù)分類器輸出的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，準(zhǔn)確率達(dá)到閾值后，動(dòng)物判別函數(shù)分類器訓(xùn)練完成；

S4、對(duì)待識(shí)別的動(dòng)物骨質(zhì)進(jìn)行處理，獲取其骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)，提取其骨質(zhì)近紅外光譜特征后輸入到動(dòng)物判別函數(shù)分類器，獲取識(shí)別結(jié)果。

優(yōu)選地，所述步驟S1中，不同動(dòng)物的骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)D具體包括：對(duì)于每一組骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)D_i，包括骨密質(zhì)光譜數(shù)據(jù)和骨疏質(zhì)光譜數(shù)據(jù)，骨密質(zhì)光譜數(shù)據(jù)包括骨密質(zhì)上若干點(diǎn)的數(shù)據(jù)，骨疏質(zhì)光譜數(shù)據(jù)包括骨疏質(zhì)上若干點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，在進(jìn)行所述S2中數(shù)據(jù)預(yù)處理前，將骨質(zhì)近紅外光譜數(shù)據(jù)D進(jìn)行歸一化處理。

優(yōu)選地，所述S2中骨質(zhì)近紅外光譜特征S包括骨疏質(zhì)第一光譜斜率特征、骨疏質(zhì)第二光譜斜率特征以及骨密質(zhì)第一光譜斜率特征、骨密質(zhì)第二光譜斜率特征；其中所述骨疏質(zhì)第一光譜斜率特征和骨密質(zhì)第一光譜斜率特征為近紅外光譜范圍450nm至600nm內(nèi)的斜率特征，骨疏質(zhì)第二光譜斜率特征和骨密質(zhì)第二光譜斜率特征為近紅外光譜范圍700nm至850nm內(nèi)的斜率特征。