[發明專利]一種自動實現白菜多項指標的綜合快速預測裝置及方法

在審

• 申請號: 202210028586.7
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114252398A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 范曉飛;趙建軍;張君;張東方;周玉宏;索雪松;劉夢洋;申書興;陳雪平;孫磊;海妍
• 申請（專利權）人: 河北農業大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/27;G01N21/31
• 代理公司: 北京眾澤信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11701
• 代理人: 周振

1.一種自動實現白菜多項指標的綜合快速預測裝置，其特征在于：包括實驗箱(1)、電源控制器(2)、可抽拉載物臺(3)、主控機(4)、相機(5)和光源組件(6)，所述電源控制器(2)安裝在實驗箱(1)的上方；所述可抽拉載物臺(3)設置在實驗箱(1)內部的下方；所述主控機(4)安裝在實驗箱(1)的外側；所述相機(5)安裝在實驗箱(1)內部的上方；所述光源組件(6)安裝在相機(5)的下方；

所述光源組件(6)包括第一光源(61)、第二光源(62)和相機鏡頭(63)，所述相機鏡頭(63)安裝在相機(5)的下方；所述第二光源(62)安裝在相機鏡頭(63)的外沿；所述第一光源(61)安裝在第二光源(62)的外沿。

2.根據權利要求1所述的一種自動實現白菜多項指標的綜合快速預測裝置，其特征在于：所述實驗箱(1)的前側下方采用敞口式設置；所述電源控制器(2)通過電源線與市電相連，且電源控制器(2)用于調節第一光源(61)和第二光源(62)的光源強度；所述可抽拉載物臺(3)的前端貫穿至實驗箱(1)的前側，且可抽拉載物臺(3)用于放置被測的白菜樣本；所述主控機(4)通過導線分別與電源控制器(2)相連。

3.根據權利要求1所述的一種自動實現白菜多項指標的綜合快速預測裝置，其特征在于：所述相機(5)通過導線分別與電源控制器(2)和主控機(4)相連，且相機(5)用于采集可見光和近紅外四個通道的圖像。

4.根據權利要求1所述的一種自動實現白菜多項指標的綜合快速預測裝置，其特征在于：所述第一光源(61)采用圓環形結構，且第一光源(61)通過導線與電源控制器(2)相連；所述第二光源(62)通過導線與電源控制器(2)相連，且第二光源(62)采用圓環形結構；所述相機鏡頭(63)為相機(5)的攝像頭。

5.一種自動實現白菜多項指標的綜合快速預測方法，其特征在于：所述自動實現白菜多項指標的綜合快速預測方法包括以下步驟：

步驟S101：利用相機(5)采集白菜處于幼苗期、蓮座期、結球前期、結球中期、結球后期、收獲期的多光譜圖像信息，并獲得各樣本的理化指標與SPAD值；

步驟S102：利用可見光圖像的G通道圖像進行圖像的灰度化、二值化等圖像處理；

步驟S103：利用圖像處理后的圖像剔除白菜的葉脈部分，提取白菜的葉片部分圖像信息；

步驟S104：將白菜葉片部分的可見光圖像和近紅外圖像進行疊加，得到白菜葉片處于四個通道的多光譜圖像；

步驟S105：處理后的白菜葉片多光譜圖像進行圖像的翻轉進行數據增強；

步驟S106：將翻轉后的圖像與逐個指標變量值對應，實現數據的擴增；

步驟S107：建立基于自搭建多光譜成像裝置的白菜各指標預測的深度學習模型，最終實現同時全自動預測白菜多項指標。

6.根據權利要求5所述的一種自動實現白菜多項指標的綜合快速預測方法，其特征在于：所述步驟S101中，理化指標指光合色素，由于光合色素不溶于水但溶于有機溶劑，有機溶劑為采用無水乙醇和丙酮的混合溶液，其中無水乙醇和丙酮按照1：1進行混合，具體過程為使用打孔器在各樣本處于同一節位主脈一側打孔取樣0.2g，將采集的0.2g樣本置于干燥試管中，取10ml乙醇和丙酮的混合藥品溶液，試驗樣本在該混合溶液中浸泡24h直至葉片變白，再利用分光光度計在663nm、645nm和440nm下比色測定吸光度，三個波段的吸光度分別為A663、A645、A440；四項理化指標的計算公式如下

葉綠素a＝(12.7×A663-2.69×A645)×V/(W×1000)；

葉綠素b＝(22.88×A645-4.67×A663)×V/(W×1000)；

總葉綠素＝(8.04×A663+20.69×A645)×V/(W×1000)；

類胡蘿卜＝[4.695×A440-0.268×(Cho a+Cho b)]×V/(W×1000)；

其中V＝10，W＝0.2，Cho a和Cho b分別為葉綠素a和葉綠素b。