基于高光谱图像技术的大豆种子活力与生活力无损检测研究
发布时间：2021-01-25 08:41
种子的活力和生活力是大豆种子质量的主要评价指标。在播种前对大豆种子的活力和生活力进行快速、高精度的检测可以预先得知种子的发芽情况,筛选掉不发芽的大豆种子,可提高大豆的产量。传统的种子活力检测方法有酶活性测定、浸泡液电导率测定等,种子生活力检测方法有四唑测定、红墨水染色法等,这些方法耗时长、易对种子造成损害。无损检测方法是目前的研究热点,现有的无损检测方法主要有图像处理技术、近红外光谱技术和红外热成像技术,它们存在信息获取不全面、检测精度低、误差大等问题。而高光谱图像技术具有空间信息全、检测区域广、图谱合一等优点,能解决其他无损检测技术信息不全面、随机性强、检测精度低等问题。因此,本文采用高光谱图像技术对大豆种子的活力和生活力进行无损检测研究。主要研究内容及结果如下:（1）完成了实验数据的采集以及检测机理的分析。采用人工加速老化实验制备了不同活力和生活力梯度的大豆种子样本,并通过发芽实验测定了大豆种子的活力和生活力。利用可见光-近红外高光谱成像系统获取了大豆种子的高光谱图像,以整个样本区域作为感兴趣区域（ROI）,并将ROI内的平均光谱作为样本的原始光谱数据。分析了不同活力和生活力水平下...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
基于高光谱图像技术的大豆种子活力与生活力无损检测研究10第2章数据采集与检测机理分析2.1大豆种子样本制备为了确保种子纯度、发芽率、水分等指标符合GB4404.2-2010《粮食作物种子》的大豆种子质量标准，本实验从镇江当地正规的种子公司选购了“瑞豆一号”（连云港市丰源种业有限公司）作为实验对象，共购买了3kg。将购买的大豆种子分成5组，每组600g，并贴上相应的标签。种子在自然条件下的贮藏时间越长，种子的活力和生活力下降的越快[41]。研究表明，人工加速老化与自然老化对种子内部物质含量及结构的影响差异不大，且发芽情况相近[42]，故本实验根据《国际种子检验规程》中对大豆种子人工加速老化测定的规定，将这5组大豆种子放入高温高湿箱（HWS-P250C）中进行老化，该仪器的实物图如图2.1所示。将仪器的温度设为41℃，相对湿度设为99%，5组样本存放的时间分别为0h、24h、48h、72h、96h，从而得到5个不同老化梯度下的大豆种子，以此来扩展种子活力与生活力的数值，使数据更具有代表性。图2.1高温高湿箱实物图Fig.2.1Physicalpictureofhightemperatureandhighhumiditybox人工加速老化结束后，将样本放置在室温为25℃的实验室进行平铺干燥24h，
江苏大学硕士学位论文11使其恢复到起初的含水率，从而消除水分对后期高光谱数据的影响。不同老化时间下的大豆种子样本图如图2.2所示，可见种子色泽及外表差异并不明显，无法用肉眼进行区分。（注：（a）~（e）分别代表老化时间为0h、24h、48h、72h、96h的大豆种子样本。）图2.2不同老化梯度下的大豆种子样本Fig.2.2Soybeanseedsamplesunderdifferentagingtimes分别从5个老化梯度中选取60粒表面光滑、无霉变的种子作为大豆种子活力鉴别的实验样本，共计300个样本。以50粒一批作为大豆种子生活力实验的一个样本，从每个梯度中挑选36个样本，共计180个样本。在进行高光谱图像采集之前，将每个样本按编号依次进行真空包装，储存在4℃的冰箱中，以破除种子休眠对后期发芽实验数据的影响[43]。2.2高光谱图像采集与数据提取2.2.1高光谱图像的采集本实验使用的仪器是由五铃光学股份有限公司特制的可见光-近红外高光谱成像系统装置，该装置的实物图及结构示意图如图2.3、图2.4所示。该仪器由光谱仪（V10E，SPECIM，Finland）、sCMOS相机（Zyla4.2，andor，UTKL）、卤素光源（3900E，ISUZUOPTICS，Taiwan）、电控位移台（MSI300，ISUZUOPTICS，Taiwan）、暗箱（DC1300，ISUZUOPTICS，Taiwan）和装有高光谱图像采集软件的计算机组成。该光谱仪的光谱采集范围为400nm-1000nm，光学分辨率为2.8nm。
本文编号：2998930
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
基于高光谱图像技术的大豆种子活力与生活力无损检测研究10第2章数据采集与检测机理分析2.1大豆种子样本制备为了确保种子纯度、发芽率、水分等指标符合GB4404.2-2010《粮食作物种子》的大豆种子质量标准，本实验从镇江当地正规的种子公司选购了“瑞豆一号”（连云港市丰源种业有限公司）作为实验对象，共购买了3kg。将购买的大豆种子分成5组，每组600g，并贴上相应的标签。种子在自然条件下的贮藏时间越长，种子的活力和生活力下降的越快[41]。研究表明，人工加速老化与自然老化对种子内部物质含量及结构的影响差异不大，且发芽情况相近[42]，故本实验根据《国际种子检验规程》中对大豆种子人工加速老化测定的规定，将这5组大豆种子放入高温高湿箱（HWS-P250C）中进行老化，该仪器的实物图如图2.1所示。将仪器的温度设为41℃，相对湿度设为99%，5组样本存放的时间分别为0h、24h、48h、72h、96h，从而得到5个不同老化梯度下的大豆种子，以此来扩展种子活力与生活力的数值，使数据更具有代表性。图2.1高温高湿箱实物图Fig.2.1Physicalpictureofhightemperatureandhighhumiditybox人工加速老化结束后，将样本放置在室温为25℃的实验室进行平铺干燥24h，
江苏大学硕士学位论文11使其恢复到起初的含水率，从而消除水分对后期高光谱数据的影响。不同老化时间下的大豆种子样本图如图2.2所示，可见种子色泽及外表差异并不明显，无法用肉眼进行区分。（注：（a）~（e）分别代表老化时间为0h、24h、48h、72h、96h的大豆种子样本。）图2.2不同老化梯度下的大豆种子样本Fig.2.2Soybeanseedsamplesunderdifferentagingtimes分别从5个老化梯度中选取60粒表面光滑、无霉变的种子作为大豆种子活力鉴别的实验样本，共计300个样本。以50粒一批作为大豆种子生活力实验的一个样本，从每个梯度中挑选36个样本，共计180个样本。在进行高光谱图像采集之前，将每个样本按编号依次进行真空包装，储存在4℃的冰箱中，以破除种子休眠对后期发芽实验数据的影响[43]。2.2高光谱图像采集与数据提取2.2.1高光谱图像的采集本实验使用的仪器是由五铃光学股份有限公司特制的可见光-近红外高光谱成像系统装置，该装置的实物图及结构示意图如图2.3、图2.4所示。该仪器由光谱仪（V10E，SPECIM，Finland）、sCMOS相机（Zyla4.2，andor，UTKL）、卤素光源（3900E，ISUZUOPTICS，Taiwan）、电控位移台（MSI300，ISUZUOPTICS，Taiwan）、暗箱（DC1300，ISUZUOPTICS，Taiwan）和装有高光谱图像采集软件的计算机组成。该光谱仪的光谱采集范围为400nm-1000nm，光学分辨率为2.8nm。
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