基于高光谱图像枸杞叶片叶绿素含量的研究的开题报告.docx

基于高光谱图像枸杞叶片叶绿素含量的研究的开题报告
一、选题背景
高光谱成像技术是一种非破坏性的、高效的表征技术，可用于获取具有高光谱分辨率的光谱数据，该技术已广泛应用于植物学、生态学、环境科学等领域中。枸杞是我们国家的优秀保健植物之一，其药用价值和食用价值都很高，因此在近年来逐步成为研究对象。枸杞植物中含有大量叶绿素，因此，研究枸杞叶片叶绿素含量的变化对于枸杞的质量控制有着重要意义。
二、选题意义
良好的叶绿素含量是枸杞的重要保健成分，为了实现对于枸杞植物潜在价值的充分挖掘，确定枸杞的生物活性成分水平、表征枸杞的药用品质、以及枸杞的植物保健效果，就必须对枸杞中的叶绿素的含量进行研究和分析。目前，许多研究团队在研究枸杞中叶绿素的含量有采用高效液相色谱等化学分析方法分析，但是，由于化学分析方法破坏性强，会对植物样品造成损伤，因此对于叶绿素的含量测量还需要一定的非破坏性手段来进行研究。高光谱成像技术因其高精度、非破坏性、可视化、成像数据方便处理等特点逐渐成为叶片中光合色素含量的测量、诊断和显微成像的重要工具。
三、研究目的
1.研究不同枸杞叶片寿命周期内叶绿素含量的差异。
2.通过高光谱技术获取不同采集时间和不同区域的枸杞叶片光谱特征数据，分析不同光谱特征与叶绿素含量的关系。
3.建立高光谱成像技术与叶绿素含量之间的定量模型，并验证其可行性和精度。
四、研究方法
1.采集枸杞不同生长时期的叶片，测量叶绿素含量，结合实验测定结果对样品进行归类。
2.采用高光谱成像技术分别对样品进行扫描，并获取从400nm到1000nm波段范围内的样品反射率谱值。
3.采用PCA主成分分析、PLS偏最小二乘回归等方法对海量数据进行分析和处理，建立高光谱光学特征与叶片光谱的关系模型。
4.结合光谱数据分析叶绿素含量的变化情况并验证模型的可行性和精度。
五、拟解决的问题及预期效果
1.高光谱成像技术技术是非破坏性的，可以在不破坏样品结构的前提下进行叶绿素含量的研究，最大限度地保留样品的完整性。
2.建立枸杞叶绿素含量与高光谱成像技术的定量关系模型，为大批量的枸杞样品提供快速、准确的叶绿素含量检测，简化了复杂的检测过程。
3.研究不同种类枸杞不同部位叶片的光谱特征，可为进一步研究枸杞的物质代谢和抗逆性等方面提供科学依据。
六、预计完成时间
2023年6月
七、研究经费
该课题需购置高光谱成像技术的仪器设备，预计经费需15万元。
八、参考文献
[1]孙玉平.枸杞色素及其生理功能研究现状.[J]氨基酸和生物资源,2017(2):31-35.
[2]陈红,谢玉琪,赵艳芳,等.不同处理方法对枸杞色素和总酸的影响[J].中国食品学报,2019(11):137-144.
[3]王剑,范孟坤,张钰欣,等.基于高光谱成像技术的玉米叶绿素含量评价研究[J].玉米科学,2020,28(3):74-78.