[发明专利]基于小波变换激光诱导击穿光谱的谷类作物产地鉴别方法

说明书

本发明属于光谱分析技术领域，具体涉及一种基于小波变换激光诱导击穿光谱的谷类作物产地鉴别方法，该方法包括以下步骤：S1准备不同产地的谷类作物样品，利用激光诱导击穿光谱(LIBS)对谷类作物样品进行光谱数据采集；S2利用小波变换对采集的谷类作物样品光谱进行谱峰提取，得到不同产地谷类作物的谱峰强度值；S3结合小波变换提取的谱峰强度值，建立SVM分类模型；S4根据得到的光谱数据和谱峰强度值，结合SVM分类模型，对未知的谷类作物进行产地识别。本发明的方法能够直接对不同产地谷类作物进行光谱信号采集，缩短了样品制样时间和复杂的化学分析过程，避免了二次污染，提高了检测的效率，十分适用于食品溯源地的监控。

技术领域

本发明属于光谱分析技术领域，具体涉及一种基于小波变换激光诱导击穿光谱的谷类作物产地鉴别方法，该方法能够直接对不同产地的谷类作物进行光谱信号采集，提高了检测的效率。

背景技术

食品质量安全是全世界广为关注的焦点，关注食品安全就是关注健康。水稻是最主要的三大粮食作物之一，播种面积占粮食播种面积的1/5，年产量约4.8亿吨，占世界粮食总产量的1/4，全世界1/2以上的人口以水稻为主食，同时也是我国最主要的栽培作物之一。近年来，食品安全问题频发，如“镉大米”、“劣质大米冒充优质大米”等事件，致使消费者迫切期待能够对所购买食品溯源有一个全面的了解。食品溯源的鉴别不仅有利于实施地方特色产品的保护，更有利于快速控制问题食品的来源。

食品溯源追踪技术主要分为两大类：传统的电子信息编码技术和新型的综合性溯源技术。综合性溯源技术包含矿物元素分析技术、稳定同位素技术和其他成分分析技术。常用的矿物元素分析方法主要有紫外-可见分光光度法、原子光谱法、电感耦合等离子体质谱法和仪器中子活化法等。中国专利文献《一种基于矿物质分析技术的大米产地鉴定方法与应用》(公告号为104914156A，公告日为2015年9月16日)公开了一种采用电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS)测定大米中矿物质元素含量进行大米产地分类的方法。该方法在大米产地分类中获得了较高的识别精度，但由于在分析中需要对样品进行湿法消解，使得检测过程复杂、分析速度慢，且易造成二次污染，不能满足工业应用的需求。

激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)技术是一种基于激光诱导等离子体发射光谱分析的物质成分分析方法，因具有制样简单、分析快速、多元素同时分析等优点，已广泛应用于工业、生物医疗、食品和土壤等领域。LIBS技术通过获取等离子体发射谱线的强度信息来确定被测样品中成分组成，而实际的LIBS光谱是多个元素特征谱线组成，在谱线的提取过程中，谱线过多过少影响分析的准确度，而谱峰选择通常需要对光谱进行一一查找，谱峰寻找过程耗时、复杂，因此急需采取一种自动化选择特征谱峰的方法。

中国专利文献《一种基于小波变换的煤质特性测量方法》(公告号为CN103543132A，公告日为2014年1月29日)公开了一种基于小波变换的去噪方法用于扣除LIBS光谱的环境噪声和背景噪声，将去噪后的小波系数代入偏最小二乘定标模型，能够提高定标模型的测量精度。小波变换虽然在定量分析中取得了不错的结果，采用小波变换谱峰提取的定性分析有效性尚未可知。

由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种谷类作物产地鉴别方法，使其能够避免噪音干扰，快速准确地对谷类作物的产地进行识别，以便现在食品安全管理的需要。

发明内容