高光譜相機解決方案

  • 高光譜成像技術(shù)研究大米中蛋白質(zhì)含量

  • 信息來源：彩譜品牌廠家   瀏覽次數(shù)：112    發(fā)表時間：2023-08-31
  •        本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機，可采用杭州彩譜科技有限公司產(chǎn)品FS13進(jìn)行相關(guān)研究。光譜范圍在400-1000nm，波長分辨率優(yōu)于2.5nm，可達(dá)1200個光譜通道。采集速度全譜段可達(dá)128FPS，波段選擇后最高3300Hz（支持多區(qū)域波段選擇）。
           中國稻米的產(chǎn)量占世界稻米產(chǎn)量的30%以上，而吉林省"梅河大米"是中國粳米地理標(biāo)志產(chǎn)品，其產(chǎn)地位于世界黃金糧食生產(chǎn)帶（北緯 45°）。在實際生活中梅河大米的種類繁多，通常采用凱氏定氮法和分光光度法等化學(xué)類方法測定不同品種中大米的蛋白質(zhì)含量，但是這些傳統(tǒng)的化學(xué)方法不但對樣品本身具有破壞性，而且步驟繁瑣，檢測周期過長。紅外光譜技術(shù)作為一種快速無損的檢測手段，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于大米主要成分（蛋白質(zhì)≥、脂肪β、淀粉三、水分）的檢測，但是其只能根據(jù)光譜信息得到組分的含量，無法實現(xiàn)更加直觀的表達(dá)即含量的可視化。高光譜是包括圖像信息和光譜信息的三維立方體數(shù)據(jù)，得到的高光譜圖像既包含了大米的內(nèi)部信息（內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分的信息）也包含了大米的外部信息（粒型、缺陷等），能彌補近紅外不能快速識別某一物質(zhì)的空間分布情況即圖像的缺失。本文選取了吉林省梅河市4個產(chǎn)區(qū)的3個品種（稻花香、秋田小町、吉粳60）的大米為研究對象，利用高光譜成像技術(shù)對采集的大米進(jìn)行檢測，求取大米感興趣區(qū)域的平均光譜，為了降低光譜的信噪比和得到相對穩(wěn)健的模型，對光譜進(jìn)行了卷積平滑、均值中心化、多元散射校正3種算法的預(yù)處理，建立了大米蛋白質(zhì)含量的偏最小二乘回歸、主成分回歸、誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)3種預(yù)測模型。采用 SPA 選取特征波長，建立特征波長模型，并將大米高光譜圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)含量分布圖，實現(xiàn)不同品種產(chǎn)地大米蛋白質(zhì)含量的可視化。

           采用高光譜成像技術(shù)對大米中蛋白質(zhì)含量分布的可視化進(jìn)行了可行性研究，通過MC光譜預(yù)處理方法和SPA特征波段的選取，得到了簡化高效的PLSR 蛋白質(zhì)含量預(yù)測模型，基于該定量模型的基礎(chǔ)上對不同品種和不同產(chǎn)地大米中蛋白質(zhì)含量的分布進(jìn)行可視化研究。由于同一品種間大米形狀相近，難以通過普通RGB圖像區(qū)分，通過對蛋白質(zhì)含量分布成像可以為大米產(chǎn)地的識別提供思路，而對比不同品種間大米的蛋白質(zhì)含量分布圖，可以為后期選育大米品種提供依據(jù)。

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