基于光谱技术检测玉米种子的含水率和活力

发布时间：2021-09-09 06:02

　　玉米是我国最主要的粮食作物之一,如何提高玉米产量一直是我国农业发展中的重要问题,而玉米种子的品质是提高玉米产量和品质的前提,其中种子含水率与种子活力是评价种子品质的重要指标。为了给玉米种子含水率和活力的无损、快速检测提供方法,以期实现工业化检测,本文利用可见/近红外（Vis/NIR）和近红外（NIR）高光谱成像技术（375.18～1017.88 nm、865.11～1711.71 nm）和光谱技术（650～1100 nm、900～1700 nm）采集多品种玉米种子的光谱,利用S-G平滑、标准正态变量校正（SNV）、多散射校正（MSC）、一阶导数(1^stDer)、二阶导数(2^ndDer)、S-G+2^nd和SNV+2^nd对光谱进行预处理,使用SPXY方法对样本集进行划分,使用无信息变量消除法（UVE）和竞争自适应加权算法（CARS）提取特征波长,使用偏最小二乘回归（PLSR）和支持向量机（SVM）分别建立不同品种玉米种子的含水率和活力（发芽率、发芽指数和活力指数）的定量预测模型。本文的主要研究内容及结论... 

【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高光谱图像采集系统

14.16±5.67校正集177(354)8.33-34.5414.74±6.238.33-34.5414.70±6.23预测集59(118)8.76-26.0212.46±3.338.79-25.0912.53±3.39农禾518总样本236(472)2.63-34.6015.72±7.192.63-34.6015.72±7.19校正集177(354)2.63-34.6015.82±7.662.63-34.6015.94±7.76预测集59(118)2.83-30.2014.86±4.972.85-30.7114.98±4.94四品种混合总样本944(1888)2.63-36.1314.74±5.952.63-36.1314.74±5.95校正集708(1416)2.63-36.1315.16±6.272.63-36.1315.23±6.36预测集236(472)2.84-34.6013.47±3.842.93-34.5413.27±3.61图3-2‘黄糯’玉米种子在1104nm处的原始图像(a)和掩膜图像(b)及标记的质心Fig.3-2Originalimage(a)andmarkedcentroidinmaskimage(b)of"Yellowwaxy"maizeseedsat1104nm图3-3是图3-2(a)的灰度直方图。它表示灰度值的范围是0到1，其中0表示黑色，1表示白色。以0.57为阈值，得到图3-2(a)的掩模图像，其结果如图3-2(b)所示。

第四章基于近红外光谱技术检测玉米种子含水率27第四章基于近红外光谱技术检测玉米种子含水率4.1试验材料与方法4.1.1试验材料以2019年9月从西北农林科技大学玉米育种试验田收获的6个品种（‘133’、‘661’、‘8808’、‘267559’、‘L412’和‘Y560’）的玉米为试验对象，每个品种选300粒玉米种子，每个品种下所用的种子籽粒来自于6~8个玉米棒。用面巾纸擦去种子表面灰尘，放到25℃的电热鼓风干燥箱中干燥，每隔12小时取出20粒，三天后，将干燥箱的温度升为40℃，每隔1小时取出20粒。取出的种子放入密封袋后均保存在温度为4oC，湿度为85%的恒温恒湿箱中2-3天，使种子水分分布均匀。4.1.2近红外光谱采集方法美国OceanOptics公司生产的NIRQuest512型和STS-NIR型微型光谱仪，光谱扫描范围分别为900~1700nm和650~1100nm。将种子样本从恒温恒湿箱中取出，在室温下放置约三小时，回复至室温。分别使用NIRQuest512和STS-NIR光谱仪采集光谱，实验前均将系统预热30min，每粒玉米的胚面和胚乳面各采集两个点，以两点平均值作为该面的光谱值。图4-1为光谱采集图。检测系统主要由微型光谱仪、计算机、光纤探头、光源和USB数据线组成。NIRQuest512光谱仪的分辨率为3nm，积分时间是100ms，扫描次数是5；STS-NIR光谱仪的分辨率为1.5nm，积分时间是11ms，扫描次数是2。采集完光谱的种子仍装入密封袋中，待当天一批种子的光谱采集完成后，把种子放到130℃的干燥箱中干燥40h，然后计算种子的含水率。图4-1NIRQuest512和STS-NIR光谱仪采集图Fig.4-1NIRQuest512andSTS-NIRspectralacquisitionsystem


本文编号：3391567