[發明專利]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

• 申請號: 202110286273.7
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113049526B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 吳靜珠;李曉琪;劉翠玲;于重重;孫曉榮;余樂
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 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所(普通合伙) 50243
• 代理人: 胡柯

本發明提供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，步驟為：1)采集m個玉米種子樣本的水分及衰減全反射光譜，2)提取衰減全反射光譜的吸光度譜y_i，采用多種預處理方法對吸光度譜y_i進行去噪；3)將預處理后的每個數據集分別劃分訓練組與測試組；4)分別利用每個數據集的訓練組數據及PLSR法、SVR法構建模型，選取最優的預處理方法；5)采用多種方法分別篩選最優預處理數據的特征譜區，6)將每個特征譜區分別劃分訓練組與測試組；7)分別利用每個特征譜區訓練組數據及PLSR法、SVR法分別建立水分含量預測模型；8)選取最優模型對預測集樣本進行預測；本發明通過建立快速準確測定玉米種子水分含量的模型對玉米種子水分含量進行測定。

技術領域

本發明涉及玉米種子水分含量測定領域，特別是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。

背景技術

玉米是我國第一大糧食作物，是種植面積最大、總產量最多的作物，對于保障我國糧食安全具有重要戰略地位。隨著社會的發展和人民生活水平的提高，對玉米的產量和品質也提出了更高的要求。如何提高播種質量，培育優質壯苗來促進種子高產穩產、保證品質是現代農業發展中亟待解決的問題。

種子水分含量是影響種子安全貯藏的重要因素，是種子質量評定的重要指標之一，《農作物種子質量標準》(GB4404.1-2008)規定玉米種子安全水分含量小于13％。已有研究表明，水分含量過高時種子內部各種酶類新陳代謝加快，呼吸能力加強，易引起種子發霉變質喪失發芽能力，進而對種子產量產生影響。

傳統種子水分測定方法包括高溫烘干法、低恒溫烘干法和高水分種子預先烘干法等，上述方法測定精度高但存在破壞性、耗時長且消耗化學試劑污染環境等問題，難以滿足現代農業檢測的新需求。探索和研究適應現代種子產業高速發展的活力測定新方法和新技術逐漸成為種子質量檢測的熱點。

近年來，分子光譜檢測技術以其快速、無損、綠色等特點迅速得到國內外專家學者的關注。其中，太赫茲光譜檢測技術作為重要交叉前沿領域逐漸成為無損檢測農產品及食品品質的關鍵技術，太赫茲波段包含大多數生物大分子的轉動和部分振動能級，分析物質在太赫茲頻段的特征光譜就能夠研究物質的內部組成。因此太赫茲技術有望成為近紅外、X射線、拉曼等光譜技術的有力補充。近年來應用太赫茲技術檢測農產品品質得到了較快的發展和應用，但直接采用太赫茲光譜技術對種子內部成分尤其是水分含量的檢測尚未檢索到相關研究報道。

發明內容

本發明的目的就是提供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，它可以用于對玉米種子水分含量的測定。

本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，具體步驟如下：

1)數據采集：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，得到水分含量數據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)數據預處理：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換及吸光度參數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，分別得到預處理數據集Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i；

3)預處理數據分類：通過SPXY算法結合水分含量數據x_i將步驟2)中每個數據集Y_1i、Y_2i、Y_3i、Y_4i分別劃分訓練組與測試組；