[發(fā)明專利]一種基于太赫茲衰減全反射的玉米種子水分含量測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110286273.7
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113049526B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳靜珠;李曉琪;劉翠玲;于重重;孫曉榮;余樂
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工商大學(xué)
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G06F17/16;G06F30/20
• 代理公司: 重慶市嘉允啟行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50243
• 代理人: 胡柯

1.一種基于太赫茲衰減全反射的玉米種子水分含量測定方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)數(shù)據(jù)采集：同批次采集不同水分含量m個玉米種子樣本，并對玉米種子樣本進行水分測定，得到水分含量數(shù)據(jù)x_i，在室溫下，采集玉米種子樣本的衰減全反射光譜s_i，其中i∈m；

2)數(shù)據(jù)預(yù)處理：對步驟1)中采集玉米種子樣本的衰減全反射光譜s_i進行時域頻域信號的轉(zhuǎn)換及吸光度參數(shù)的提取得到吸光度譜y_i，分別采用多元散射校正MSC、標準正態(tài)變換SNV、SG卷積平滑、窗口平滑Smooth的方法對不同水分含量的玉米種子吸光度譜y_i進行去噪處理，分別得到預(yù)處理數(shù)據(jù)集Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i；

3)預(yù)處理數(shù)據(jù)分類：通過SPXY算法結(jié)合水分含量數(shù)據(jù)x_i將步驟2)中每個數(shù)據(jù)集Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i分別劃分訓(xùn)練組與測試組；

4)選取預(yù)處理方法：分別利用步驟3)中Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i的訓(xùn)練組數(shù)據(jù)及偏最小二乘回歸PLSR法、支持向量機回歸SVR法對Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i分別構(gòu)建預(yù)測模型，利用Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i的測試組數(shù)據(jù)對模型進行測試，以相關(guān)系數(shù)R、預(yù)測均方根誤差RMSEP、相對分析誤差RPD評價模型性能，選取最優(yōu)模型對應(yīng)的預(yù)處理數(shù)據(jù)Y_pi；

5)提取特征譜區(qū)：采用間隔偏最小二乘法iPLS、向后間隔偏最小二乘法biPLS、聯(lián)合間隔偏最小二乘法siPLS、移動窗口偏最小二乘法MWPLS分別篩選步驟4)中最優(yōu)模型對應(yīng)的預(yù)處理數(shù)據(jù)Y_pi的特征譜區(qū)，分別得到特征譜區(qū)Y_1pi、Y_2pi、Y_3pi、Y_4pi；

6)特征譜區(qū)分類：通過SPXY算法結(jié)合水分含量數(shù)據(jù)x_i將步驟5)中每個特征譜區(qū)Y_1pi、Y_2pi、Y_3pi、Y_4pi分別劃分訓(xùn)練組與測試組；

7)構(gòu)建預(yù)測模型：分別利用步驟6)中Y_1pi、Y_2pi、Y_3pi、Y_4pi的訓(xùn)練組數(shù)據(jù)及偏最小二乘回歸PLSR法、支持向量機回歸SVR法分別建立基于太赫茲光譜的玉米種子水分含量預(yù)測模型；

8)選取最優(yōu)模型：利用步驟7)中Y_1pi、Y_2pi、Y_3pi、Y_4pi的測試組數(shù)據(jù)對模型進行測試，以相關(guān)系數(shù)R、預(yù)測均方根誤差RMSEP、相對分析誤差RPD評價模型性能，選取最優(yōu)模型對預(yù)測集樣本進行預(yù)測。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于太赫茲衰減全反射的玉米種子水分含量測定方法，其特征在于，步驟2)中數(shù)據(jù)預(yù)處理的具體步驟如下：

2-1)對步驟1)中采集玉米種子樣本的衰減全反射光譜s_i利用太赫茲光譜分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)采集到的參考光譜E_ref(ω)和樣本光譜E_s(ω)，計算得到透射光譜參數(shù)T(ω)：

式(1)中，ω為角頻率；

2-2)對吸光度參數(shù)A(ω)進行提取得到吸光度譜y_i：

A(ω)＝2log10T(ω) (2)

2-3)分別采用多元散射校正MSC、標準正態(tài)變換SNV、SG卷積平滑、窗口平滑Smooth的方法對不同水分含量的玉米種子吸光度譜y_i進行去噪處理，分別得到預(yù)處理數(shù)據(jù)集Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i。