[发明专利]一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺

权利要求书

1.一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：取纯偶氮甲酰胺样品用高光谱成像仪获得纯偶氮甲酰胺的平均漫反射光谱,并从纯偶氮甲酰胺的平均漫反射光谱中提取出明显的吸收峰；

S2：配置偶氮甲酰胺和面粉不同比例的混合物，并获取纯面粉和上述混合物的平均漫反射光谱，和各个像素点的漫反射光谱；

S3：对混合物各个像素点光谱进行二阶导数预处理，以获得混合物的各个像素点的二阶导数光谱，二阶导数预处理纯面粉混合物的平均漫反射光谱，以获得纯面粉的二阶导数光谱，将混合物各个像素点的二阶导数光谱分别减去纯面粉的二阶导数光谱后得到的光谱作用于SAM、SCA以及SCM三种光谱相似性分析算法中，以分析出混合物的各个像素点中的面粉像素和偶氮甲酰胺像素；

S4：将所述S3中的面粉像素和偶氮甲胺像素的平均二阶导数光谱和所述S1中纯偶氮甲酰胺的吸收峰进行对比，以验证偶氮甲酰胺像素和面粉像素的分类结果。

2.根据权利要求1所述的一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，所述S3中，所述SAM的计算公式如下，

其中，t为目标光谱的矢量，r为参考光谱的矢量，n为波段数。α为两条光谱之间的夹角，其取值范围位于[0，π/2]之间；

光谱相关角(SCA)的计算公式如下，

SCA是目标光谱和参考光谱间Pearson相关系数的余弦角，其计算公式为：

SCA值越小，表示目标光谱和参考光谱的相似度越高。SC表示两光谱的相关系数，其值介于-1和1之间，计算方法如下：

光谱相关性度量(SCM)的计算公式如下，

Meer等将n定义为重叠位置，引入了用于测量目标光谱t和参考光谱r的相似性方法，计算方法为：

3.根据权利要求2所述的一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，所述S3中，对混合样品进行相似性分析的具体方式如下，首先计算纯偶氮甲酰胺样品中各像素点和偶氮甲酰胺平均光谱的光谱相似性分析的最大值和最小值，然后计算纯面粉中各像素点和偶氮甲酰胺平均光谱的光谱相似性分析的最大值和最小值，阈值即为纯偶氮甲酰胺结果的最大值和纯面粉结果最小值的中值。

4.根据权利要求3所述的一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，SAM、SCA和SCM三种光谱相似性分析算法的阈值分别为1.4109、0.9525和0.1590，因此，具有1.4109的角度值，0.9525的角度值和0.1590的相关值被分类为偶氮甲酰胺像素。

5.根据权利要求4所述的一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，所述S4中，由SCM光谱相似性分析算法获得的偶氮甲酰胺像素的光谱于226.91nm处显示出强吸收峰，且SCM光谱相似性分析算法获得的面粉像素的光谱未在226.91nm处显示出吸收峰。

6.根据权利要求1所述的一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，所述S1中，需要采集白色和黑色标定参考图像，以校正原始图像中CCD检测器暗电流和光强度分布不均匀的影响，校正公式如下：

其中，R_raw为高光谱采集的原始的图像；R_dark为关闭光源，盖子覆盖镜头时采集的黑色参考图像；R_white为采集的99％反射率标准白板的白色参考图像；R_cal为校正后获得的相对光谱图像。

7.根据权利要求1所述的一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，所述S1中，偶氮甲酰胺的吸收峰为1574.38nm、2038.55nm、2166.88nm和2269.91nm。

8.根据权利要求1所述的一种应用近红外高光谱成像技术检测面粉中偶氮甲酰胺，其特征在于，所述S1和所述S2中，纯偶氮甲酰胺、纯面粉以及上述混合物的平均漫反射的光谱获取方式如下：将需要采集平均漫反射光谱的样品放置到所述高光谱成像仪相机镜头的正下方，调整焦距使镜头到样品表面的距离为40cm；光谱采集范围为：1398.11～2502.89nm，光谱分辨率为8nm，曝光时间为2ms，所述高光谱成像仪的定位平台的移动速度为43mm·s-1。