一种混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114693636A(43)申请公布日2022.07.01(21)申请号202210322694.5G06N3/12(2006.01)(22)申请日2022.03.30G06N3/08(2006.01)G06N3/04(2006.01)(71)申请人四川轻化工大学G01N21/359(2014.01)地址643000四川省自贡市自流井区汇东G06V10/82(2022.01)学苑街180号(72)发明人田建平补友华姜鑫娜黄浩平胡新军黄丹罗惠波(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214专利代理师吕玲(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/11(2017.01)G06T7/155(2017.01)G06T7/194(2017.01)权利要求书3页说明书12页附图2页(54)发明名称一种混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法(57)摘要本发明公开了一种混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法。所述方法包括：使用可见光和近红外高光谱成像系统分别采集混合高粱样本的高光谱图像，同时采用化学分析方法测定样本中的淀粉含量；对样本的高光谱图像的高粱籽粒进行了分割、光谱数据提取、特征波长或光谱特征提取；使用特征融合的数据建立了模型，用于预测混合高粱的淀粉含量。本发明对混合高粱的淀粉含量实现了快速无损、准确评估，有效的检测了不同配比的混合高粱样本的淀粉含量，为混合高粱的支链淀粉与直链淀粉含量的在线检测提供了一种方法。CN114693636ACN114693636A权利要求书1/3页1.一种混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)分别采集混合高粱样本的在可见光和近红外光谱范围内的高光谱图像，获取混合高粱的原始高光谱图像数据，然后对原始高光谱图像数据进行黑白校正；(2)测定混合的高粱样本中的支链与直连淀粉含量；(3)针对步骤(1)的原始高光谱图像，基于扩展极大值变换改进后的分水岭算法对图像进行高粱粘连籽粒区域分割，从图像中分割出高粱籽粒部分，去除背景部分，得到每个高粱籽粒内像素点坐标；(4)对步骤(3)单个高粱籽粒内像素点坐标，提取其像素坐标下的光谱向量值并进行黑白校正，然后对单个高粱籽粒内所有像素点在同一波段下的光谱值取平均处理，得到单个高粱籽粒的平均光谱向量值，即光谱数据1；(5)对单个样本中所有的高粱籽粒的平均光谱向量值(光谱数据1)取平均处理，得到高粱样本的平均光谱向量值，即光谱数据2；(6)对步骤(5)中的光谱数据2进行黑白校正，然后进行对其进行多元散射校正结合S‑G平滑滤波器预处理，得到光谱数据3；(7)对步骤(6)光谱数据3使用Pearson相关系数法提取特征波长，得到光谱数据4；对光谱数据3使用偏最小二乘法回归(PLSR)提取潜在变量对应的得分矩阵，即光谱特征1；(8)对步骤(7)的可见光范围的光谱数据4和近红外光谱范围的光谱数据4进行数据融合，得到光谱数据5；对步骤(7)的可见光范围的光谱特征1和近红外光谱范围的光谱特征1进行数据融合，得到光谱特征2；(9)将步骤(8)的光谱数据5和步骤(2)对应的直链淀粉含量数据作为训练集，构建遗传算法结合BP神经网络模型，得到混合高粱的直链淀粉的预测模型；(10)将步骤(8)的光谱特征2和步骤(2)对应的支链淀粉含量数据作为训练集，构建遗传算法结合BP神经网络模型，得到混合高粱的支链淀粉的预测模型；(11)采集待测混合高粱的高光谱图像，利用步骤(9)和(10)的预测模型进行混合高粱的直链和支链淀粉检测，得到混合高粱的淀粉含量的预测值。2.如权利要求1所述混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述可见光和近红外光谱范围分别为397‑1000nm，940‑1730nm。进一步地，步骤(1)中，所述黑白校正的公式如下：其中：R是混合高粱样本校正后的反射率图像；I是混合高粱样本的原始高光谱图像；W是标准白板图像；D是标准黑板图像。3.如权利要求1所述混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法，其特征在于，步骤(2)中，使用GB7648‑87国标方法测定每个混合高粱样本的直链、直链淀粉含量。4.如权利要求1所述混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法，其特征在于，步骤(4)中，所述光谱数据1的公式如下：2CN114693636A权利要求书2/3页其中：为某颗高粱籽粒内所有像素点在某个波段下的平均光谱值；m为磨课所选高粱籽粒内部的像素点个数；Ii,j为第j个像素点在第i个波段下的反射率。5.如权利要求1所述混合高粱中支链与直链淀粉含量的检测方法，其特征在于，步骤(5)中，所述光谱数据2的公式如下：其中：为混合高粱样本所有高粱籽粒在某个波段下的平均反射