[發(fā)明專利]一種基于光譜技術的農產品檢測管理系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110285557.4
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113049509B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 朱成云;沈法華
• 申請（專利權）人: 鹽城師范學院
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/64;G01N21/84;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 毛世燕

1.一種基于光譜技術的農產品檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器、安全監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、產品評級模塊、全局監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和至少一組檢測設備；所述檢測設備包括熒光光譜儀、元素分析儀和高清攝像頭；所述處理器分別與安全監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、產品評級模塊、全局監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊通信連接；所述全局監(jiān)控模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊和產品評級模塊通信連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊分別與安全監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)分析模塊通信連接，所述產品評級模塊和數(shù)據(jù)分析模塊通信連接；

所述數(shù)據(jù)采集模塊與至少一組檢測設備通信連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取農藥光譜檢測數(shù)據(jù)、農產品圖像數(shù)據(jù)和元素光譜檢測數(shù)據(jù)，將農藥光譜數(shù)據(jù)分別發(fā)送至安全監(jiān)測模塊，所述安全監(jiān)測模塊利用誤差逆向反饋神經網絡對農產品的農藥殘留進行檢測并生成安全標簽，將農場品圖像數(shù)據(jù)和元素光譜檢測數(shù)據(jù)分別發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊；

所述數(shù)據(jù)分析模塊包括質量分析單元和元素分析單元；所述元素分析單元根據(jù)元素光譜檢測數(shù)據(jù)生成元素評價標簽，包括：

根據(jù)元素光譜檢測數(shù)據(jù)和元素分析儀獲取農產品中的元素含量；所述元素含量包括常規(guī)元素含量和污染元素含量，其中常規(guī)元素包括常量元素和微量元素，污染元素包括汞、鎘、鉛、鉻、砷、鋅、銅、鈷、鎳和錫；

通過數(shù)據(jù)存儲模塊獲取農產品對應元素的標準含量；

當元素含量中任一項超出標準含量時，則判定對應的農產品元素含量不合格；否則，將元素含量中的元素標記為j，j＝1，2，……，n；將元素j的元素含量標記為YHj；

建立元素矩陣；所述元素矩陣具體為

通過處理器將元素矩陣分別發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊和產品評級模塊；

所述質量分析單元根據(jù)農產品圖像數(shù)據(jù)對農產品的質量進行分析獲取質量評價標簽，包括：

當質量分析單元接收到農產品圖像數(shù)據(jù)之后對圖像數(shù)據(jù)進行圖像預處理并標記為初篩圖像；所述圖像預處理包括圖像分割、圖像去噪和灰度變換；

以灰度范圍為自變量，以初篩圖像中像素點在灰度范圍中對應的灰度值數(shù)量為因變量，結合多項式擬合法建立灰度變化曲線；所述灰度范圍為[0,255]，且灰度范圍為整數(shù)；

獲取灰度變化曲線的駐點，將駐點標記為ZDi，i表示灰度變化曲線的第i個駐點，根據(jù)灰度變化曲線獲取駐點ZDi對應的數(shù)值并標記為ZZi；

根據(jù)駐點ZDi和數(shù)值ZZi建立矩陣，并將矩陣標記為驗證矩陣；所述驗證矩陣具體為

通過數(shù)據(jù)存儲模塊獲取標準矩陣；所述標準矩陣為質量合格農產品的驗證矩陣；

根據(jù)驗證矩陣和標準矩陣生成質量標簽；所述質量標簽的取值為0和1，當質量標簽為0時，表示驗證矩陣和標準矩陣不相似，當質量標簽為1時，表示驗證矩陣和標準矩陣相似；

生成質量評價標簽；所述質量評價標簽包括質量標簽和驗證矩陣；

通過處理器將質量評價標簽分別發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊和產品評級模塊；

所述產品評級模塊用于對農產品進行質量級別評定，包括：

當產品評級模塊接收到安全標簽、質量評級標簽和元素矩陣，將安全標簽、質量評級標簽和元素矩陣整合并標記為輸入數(shù)據(jù)；

通過數(shù)據(jù)存儲模塊獲取級別評定模型；

將輸入數(shù)據(jù)輸入至級別評定模型獲取輸出結果；所述輸出結果為輸入數(shù)據(jù)對應的級別標簽；

通過處理器將級別標簽分別發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊和全局監(jiān)控模塊。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光譜技術的農產品檢測管理系統(tǒng)，其特征在于，通過所述數(shù)據(jù)存儲模塊獲取級別評定模型具體包括以下步驟：

通過數(shù)據(jù)存儲模塊獲取訓練數(shù)據(jù)集；所述訓練數(shù)據(jù)集包括若干組產品訓練數(shù)據(jù)，若干組所述產品訓練數(shù)據(jù)包括安全標簽、質量評級標簽和元素矩陣；

為訓練數(shù)據(jù)集中的每組產品訓練數(shù)據(jù)設置級別標簽；所述級別標簽的取值為1、2和3；

將產品訓練數(shù)據(jù)和級別標簽按照設定比例劃分為訓練集、測試集和校驗集；

構建支持向量機模型；

通過訓練集、測試集和校驗集對支持向量機模型進行訓練、測試和校驗；將訓練完成的支持向量機模型標記為級別評定模型；

通過處理器將級別評定模型發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲。