[发明专利]基于高光谱成像技术的枸杞子品种识别方法

说明书

本发明公开了基于高光谱成像技术的枸杞子品种识别方法。它包括如下步骤：对同一产地不同品种的枸杞子进行光谱扫描，收集1000～2400nm波段的高光谱数据；进行RAD校正；然后黑白校正，处理为相对反射率数据；进行阈值分割，删除小面积运算；处理后的数据进行感兴趣区域提取，得到感兴趣区域平均光谱值；将3次所述感兴趣区域平均光谱值进行多元散射校正，得到多元散射校正值；将多元散射校正值进行数据分割，分为训练集，验证集与测试集；将训练集光谱得到的主要光谱信息与品种信息利用偏最小二乘回归进行建模，得到枸杞子品种识别模型；利用验证集与测试集调试模型；由最终确立的品种识别模型进行枸杞子品种识别。本发明技术操作流程，具有科学、高效识别的特点。

技术领域

本发明涉及基于高光谱成像技术的枸杞子品种识别方法，属于中药材鉴定领域。

背景技术

枸杞资源在国内外分布多大80余种，在我国有7种，3变种。能够药用的有宁夏枸杞、黄果枸杞、黑果枸杞、中国枸杞，其中宁夏枸杞是我国药典规定的药用枸杞品种。宁夏枸杞经多年研究，已经繁育出多个类型的成熟树种，如大麻叶枸杞、宁杞1号至宁杞7号、宁杞9号、蒙杞1号。由于品种繁多，质量控制困难，市场流通的商品来源无法确保，至使枸杞子市场混乱，以次充好、以其他品种冲抵的现象频发。在市场交易过程中，对于枸杞子品质的鉴定多采用经验鉴别的方法，此方法误差较大，主观性较强，再加之枸杞子的品种本就多种，因此单单只依据经验鉴别可信度较低。而化学检验、分子检测由于操作方法复杂费时费力，因此也不能普及。

近年来高光谱成像技术取得了飞速的发展，从最早仅仅应用于航空航天领域。再发展至地质勘探，矿石识别。紧随其后又步入农业领域，对农作物的品质进行识别，种类进行区分。如此一来，高光谱成像技术已深入生活的方方面面，唯独在中医药领域涉足不多。

发明内容

本发明的目的是提供基于高光谱成像技术的枸杞子品种识别方法，本发明技术操作流程，具有科学、高效识别的特点。

本发明提供的一种基于高光谱成像技术的枸杞子品种识别方法，包括如下步骤：1)对同一产地不同品种的枸杞子进行光谱扫描，收集1000～2400nm波段的高光谱数据；

2)将样本原始的高光谱数据进行RAD校正；

3)将步骤2)中RAD校正后的数据进行黑白校正，处理为相对反射率数据；

4)对所述相对反射率数据进行阈值分割，删除小面积运算；

5)步骤4)中处理后的数据进行感兴趣区域提取，得到感兴趣区域平均光谱值；

6)将所述感兴趣区域平均光谱值进行多元散射校正，得到多元散射校正值；

7)将步骤6)得到的多元散射校正值进行数据分割，分为训练集，验证集与测试集；

8)将由步骤7)处理后的训练集光谱得到的主要光谱信息与品种信息利用偏最小二乘回归进行建模，得到枸杞子品种识别模型；利用验证集与测试集调试模型；由最终确立的品种识别模型进行枸杞子品种识别。

上述的方法中，所述的样本数量大于等于300；

采用高光谱成像仪进行所述光谱扫描；

所述光谱扫描的条件如下：所述高光谱成像仪的镜头与所述枸杞子的距离为20～30cm；平台移动速度为1.5mm/s；当所收集的光谱范围在1000～2400nm时，积分时间可为4500μs，帧时间可为46928。

上述的方法中，步骤2)中RAD校正为Radiometric calibration辐射校准，为仪器自带校准软件。

上述的方法步骤3)中，黑白校正公式如下：